TWI796416B - 蝕刻方法及蝕刻裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為在基板面內高均勻性地蝕刻含矽膜。

其解決手段係對表面形成有含矽膜之基板供應七氟化碘氣體與鹼性氣體來蝕刻該含矽膜。藉由上述般之處理，便可在基板的面內高均勻性地進行蝕刻。另外，使含矽膜殘留於基板般來進行蝕刻的情況，可提高殘留之含矽膜表面的平坦性。

Description

蝕刻方法及蝕刻裝置
本發明係關於一種使用七氟化碘氣體來蝕刻含矽膜之技術。
在半導體裝置的製造工序中，會有進行將半導體晶圓(以下記載為晶圓)表面所形成的多晶矽膜等含矽膜加以除去之處理的情況。專利文獻1、2中，已揭示在蝕刻多晶矽膜時，會針對該多晶矽膜而使用IF7(七氟化碘)氣體來作為蝕刻選擇性高的氣體。又，專利文獻3中已記載為了調整蝕刻性能，會使用一種於IF7氣體添加有氧化性氣體或非活性氣體之氣體來作為蝕刻氣體以蝕刻矽層之技術。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特再公表2015-115002號公報
專利文獻2：日本特再公表2015-60069號公報
專利文獻3：日本專利第6032033號公報
使用上述IF7氣體等蝕刻氣體來進行含矽膜的乾蝕刻之情況，會難以在晶圓面內高均勻性地進行蝕刻。又，例如雖有將被埋入於晶圓表面的含矽膜加以蝕刻，來進行處理以形成圖案(即凹部)的情況，但會因如上述般地蝕刻的均勻性較低，而有發生上述凹部之側壁附近的底部的含矽膜較多地殘留而被稱為Footing現象的情況。亦即，由縱剖側面觀看下，凹部的側面與底面之正交性較低，而難以形成該正交性高且形狀良好的凹部。
因此，會有進行藉由例如使用電漿之異向性蝕刻來除去含矽膜的上部側後，再藉由濕蝕刻來除去含矽膜的下部側之處理的情況。但由於上述電漿蝕刻會有對晶圓表面造成損傷的疑慮，且係進行電漿蝕刻及濕蝕刻之複數處理，故相當費時。於是，便有希望藉由不使用電漿之上述乾蝕刻來進行含矽膜的除去之要求。然而，上述專利文獻1~3所記載之技術並非為可解決上述般問題者。
本發明係鑑於上述般情事所發明者，其目的為提供一種可在基板面內高均勻性地蝕刻含矽膜之技術。
本發明之蝕刻方法係包含有對表面形成有含矽膜之基板供應七氟化碘氣體與鹼性氣體來蝕刻該含矽膜之工序。
本發明之蝕刻裝置具備：處理容器；載置部，係設置於該處理容器內，用以載置表面形成有含矽膜之基板；以及氣體供應部，係對該處理容器內供應七氟化碘氣體與鹼性氣體來蝕刻該含矽膜。
依據本發明，便可藉由對表面形成有含矽膜之基板供應七氟化碘氣體與鹼性氣體，而在基板面內高均勻性地蝕刻含矽膜。
W:晶圓
13:多晶矽膜
2:基板處理裝置
20:控制部
4:蝕刻模組
42:載置台
5:噴淋頭
圖1係說明比較例中之蝕刻工序的工序圖。
圖2係說明本發明相關之蝕刻工序的工序圖。
圖3為用以進行蝕刻之基板處理裝置的平面圖。
圖4為該基板處理裝置所設置之蝕刻模組的縱剖側視圖。
圖5為藉由該基板處理裝置所處理之晶圓的縱剖側視圖。
圖6為藉由該基板處理裝置之處理後的晶圓之縱剖側視圖。
圖7係顯示比較試驗中的晶圓縱剖側面之示意圖。
圖8係顯示比較試驗中的晶圓縱剖側面之示意圖。
圖9係顯示評估試驗中有關蝕刻量的結果之圖表。
圖10係顯示評估試驗中有關粗糙度的結果之圖表。
圖11係顯示評估試驗中有關蝕刻量的結果之圖表。
圖12係顯示評估試驗中有關粗糙度的結果之圖表。
針對本發明之處理加以說明前，有關比較例的處理，先參閱為晶圓W表面部的縱剖側視圖之圖1來加以說明。如圖1(a)所示，晶圓W的表面部係從下方朝上方依序層積有Si(矽)層11、氧化矽膜12及多晶矽膜13所構成。此處理例中， 係對晶圓W供應IF7氣體，而以氧化矽膜12不會露出之方式來蝕刻含矽膜(即多晶矽膜13)的上部側。多晶矽膜13係混入有例如氧化矽所構成的雜質14。
由於IF7氣體對於含矽膜的蝕刻選擇性較高，故蝕刻率會變得較高。於是，多晶矽膜13便會朝下方被急遽地蝕刻(圖1(b))。在此蝕刻的進行中，上述雜質14雖會露出，但由於IF7氣體對於雜質14的蝕刻選擇性較低，故此雜質14會作為遮罩而作用。於是，在晶圓W的面內，雜質14的下方處便不容易進行蝕刻，而未存在有雜質14之部位處則會接著急遽地進行蝕刻。圖1(c)係顯示蝕刻結束後的晶圓W。因如上述般地存在有雜質14，使得晶圓W面內各部的蝕刻量發生較大差異。又，確認了若以此IF7氣體來進行蝕刻的話，則殘留之多晶矽膜13表面的皺裂會變得較大(圖1(c))。
接著，參閱圖2來加以說明本發明之處理的概要與被推定為該處理中會發生的反應。在此處理中，係對具備有例如前述的表面部之晶圓W供應添加有鹼性氣體(即NH3(氨)氣體)之IF7氣體來作為蝕刻氣體(圖2(a))。IF7氣體與NH3氣體會如下式1所示般相互反應而生成NH4F(氟化銨)，被認為此NH4F會成為附著在晶圓W的表面之附著物。
式1：3IF7+aNH3=3IF5+bHF+cNH4F+N2(a=2~5，b=8-a(=0~6)，c=a-2(=0~3))
然後，附著在晶圓W表面的NH4F會與雜質14反應而將該雜質14蝕刻。又，由於係在此NH4F附著於晶圓W之狀態下來供應IF7氣體，故會抑制多晶矽膜13的蝕刻率變得過大。於是，露出於晶圓W表面的雜質14便會因蝕刻而被除去，另一方面，不存在有雜質14之區域處，則蝕刻會以防止多晶矽膜13被急遽地蝕刻之方式而進行(圖2(b))。此外，有關附著在晶圓W的NH4F，如後續所詳細敘述般，會因此蝕刻中之晶圓W的加熱溫度而昇華並被除去。圖2(c)係顯示蝕刻結束後的晶圓W。如前述般地進行蝕刻之結果，如該圖2(c)所示，可在晶圓W的面內高均勻性地蝕刻多晶矽膜13。又，確認了藉由如此般地進行蝕刻，便可抑制多晶矽膜13表面的皺裂。
接著，針對基板處理裝置2，參閱圖2的平面圖來加以說明，該基板處理裝置2係包含有使用上述IF7氣體及添加氣體(NH3氣體)來進行蝕刻之蝕刻模組4。基板處理裝置2係具備有用以搬出入晶圓W之搬出入部21、鄰接於搬出入部21所設置之2個加載互鎖室31、分別鄰接於2個加載互鎖室31所設置之2個熱處理模組30、以及分別鄰接於2個熱處理模組30所設置之2個蝕刻模組4。
搬出入部21具備：常壓搬送室23，係設置有第1基板搬送機構22且成為常壓氛圍；以及載置器用載置台25，係設置於該常壓搬送室23的側部，且載置有會收納晶圓W之載置器24。圖式中，符號26為鄰接於常壓搬送室23之定位器室，係為了使晶圓W旋轉來光學性地求得偏心量，以進行晶圓W相對於第1基板搬送機構22的對位而設置。第1基板搬送機構22會在載置器用載置台25上的載置器24、定位器室26、與加載互鎖室31之間搬送晶圓W。
各加載互鎖室31內係設置有例如具有多關節臂構造之第2基板搬送機構32，該第2基板搬送機構32會在加載互鎖室31、熱處理模組30、與蝕刻模組4之間搬送晶圓W。構成熱處理模組30之處理容器內以及構成蝕刻模組4之處理容器內係構成為真空氛圍，而加載互鎖室31內則會切換常壓氛圍與真空氛圍，俾能夠在該等真空氛圍的處理容器內與常壓搬送室23之間進行晶圓W的傳遞。
圖式中，符號23為開閉自如的閘閥，係分別設置於常壓搬送室23與加載互鎖室31之間、加載互鎖室31與熱處理模組30之間、以及熱處理模組30與蝕刻模組4之間。有關熱處理模組30，係包含有會儲存晶圓W且內部被排氣而成為真空氛圍之處理容器，以及設置於處理容器內且可加熱所載置的晶圓W之載置台等。藉由具備有上述般的構成，便會構成為可對使用上述IF7氣體及NH3氣體來進行蝕刻後的晶圓W進行加熱處理，以除去因蝕刻而附著在晶圓W的殘渣。
接著針對蝕刻模組4，參閱為縱剖側視圖之圖4來加以說明。蝕刻模組4係具備有處理容器41、配置於處理容器41的內部之載置台42、在處理容器41的上部處而與載置台42呈對向配置之氣體噴淋頭5、以及將處理容器41的內部排氣來調整該處理容器41內的壓力之排氣單元43。圖式中，符號40為處理容器41所形成之晶圓W的搬送口，會藉由上述閘閥33而被開閉。前述載置台42的上面係水平地載置有晶圓W。圖式中，符號44為載置台42所埋設之加熱器，會加熱該載置台42所載置的晶圓W以使其成為設定的溫度。載置台42雖設置有為了在與前述第2基板搬送機構32之間進行晶圓W的傳遞，而出沒自如於其上面之3根升降銷，但省略圖示。
為氣體供應部之氣體噴淋頭5係構成為水平的板狀體。氣體噴淋頭5的上側、下側各設置有扁平的擴散空間51、52，該等擴散空間51、52係被相互區隔。氣體噴淋頭5的下面係分別開口有被相互區隔的複數氣體噴出口54、55，氣體噴出口54與氣體噴出口55係分別連接於擴散空間51及擴散空間52。
擴散空間51的上部側係連接有氣體流道56的下游端。氣體流道56的上游側係分歧而形成氣體流道57、58，氣體流道57、58的上游側係分別連接於IF7氣體的供應源61及Ar(氬)氣體供應源62。擴散空間52的上部側係連接有相對於氣體流道56而被隔開之氣體流道63的下游端。氣體流道63的上游側係分歧而形成氣體流道64、65，氣體流道64、65的上游側係分別連接於NH3氣體的供應源66及Ar氣體供應源67。氣體流道57、58、64、65各介設有閥體或質流控制器所構成的流量調整部68，來進行對各流道的下游側之氣體的供給/停止，以及對各流道的下游側之氣體的流量調整。上述Ar氣體為用以稀釋處理容器41內的IF7氣體及NH3氣體之稀釋氣體。藉由如上述般地構成蝕刻模組4，則從氣體供應源61、66所供應之IF7氣體及NH3氣體在從氣體噴淋頭5被噴出之前便不會相互混合，而是在從氣體噴淋頭5被噴出後，才會在處理容器41內相互混合。
如圖3所示，基板處理裝置2係具備有為電腦之控制部20，此控制部20係具有程式、記憶體及CPU。程式係寫入有命令(各步驟)，俾能夠進行前述晶圓W的處理及晶圓W的搬送，此程式係被儲存在電腦記憶媒體，例如光碟、硬碟、磁光碟、DVD等，且被安裝在控制部20。控制部20會藉由該程式來對基板處理裝置2的各部輸出控制訊號，以控制各部的動作。具體來說，係藉由控制訊號來控制蝕刻模組4的動作、熱處理模組30的動作、第1基板搬送機構22、第2基板搬送機構32的動作、以及定位器室26的動作。上述蝕刻模組4的動作係包含有加熱器44的輸出調整、藉由各流量調整部68之各氣體的流量調整及各氣體的供給/停止、以及藉由排氣單元43之排氣流量的調整等各動作。藉由該控制部20及蝕刻模組4便構成了本發明之蝕刻裝置。
以下說明基板處理裝置2中之晶圓W的處理。此處係以圖5所示之晶圓W作為被處理物來加以說明。此晶圓W的表面係設置有氧化矽膜12。該氧化矽膜12係形成有貫穿孔16，且以被埋置於該貫穿孔16內之方式而形成有多晶矽膜13。此處理例中，會蝕刻該多晶矽膜13的上部側。
儲存有圖5中所說明的晶圓W之載置器24係被載置於載置器用載置台25。然後，此晶圓W會依常壓搬送室23→定位器室26→常壓搬送室23→加載互鎖室31的順序被搬送，並經由熱處理模組30被搬送至蝕刻模組4的處理容器41內。然後，該晶圓W會被載置於載置台42，並被加熱至例如80℃。另一方面， 使處理容器41內的壓力，即晶圓W周圍的壓力為例如13.3Pa(100mTorr)~66.6Pa(500mTorr)。成為上述般的較小壓力之目的在於如前述般抑制IF7氣體的含矽膜，即多晶矽膜13的蝕刻率變得過大。
接著，從氣體噴淋頭5來對處理容器41內供應IF7氣體、NH3氣體及Ar氣體。如圖2中所說明般，IF7氣體與NH3氣體會相互反應而產生NH4F，該NH4F會附著在晶圓W。晶圓W係被加熱至80℃，在此溫度下，附著在晶圓W的NH4F氣體會昇華。如此般地，在晶圓W的表面處進行NH4F的附著與昇華之狀態下，藉由IF7氣體來進行多晶矽膜13的蝕刻，便會因該蝕刻而於晶圓W的表面形成有凹部18，其深度會慢慢地變深。
縱使多晶矽膜13包含有圖2中所敘述之矽氧化物構成的雜質14，該多晶矽膜13仍會因附著在晶圓W的NH4F而被除去，又，會因該NH4F而抑制多晶矽膜13的蝕刻率過度地變大。其結果，便與蝕刻圖2中所敘述的多晶矽膜13之情況同樣地，可在晶圓W的面內高均勻性地蝕刻多晶矽膜13。此外，有關NH4F，雖被認為除了雜質14以外亦會作用在氧化矽膜12，但由所進行之實驗確認了氧化矽膜12的外形幾乎並無改變(無膜Loss)。有關雜質14，由於膜中所含的量為微量，故被認為會因該NH4F而被充分地除去。
然後，從IF7氣體、NH3氣體及Ar氣體的供應開始經過特定時間後，停止該等各氣體從氣體噴淋頭5之供應，便結束蝕刻。圖6係顯示蝕刻結束後之狀態的晶圓W。藉由如上述般地進行蝕刻，則凹部18的深度便會在晶圓W的面內一致。又，可抑制構成凹部的底面之多晶矽膜13的皺裂。於是，此凹部便可抑制發明所欲解決之課題的項目中所敘述之Footing的發生。蝕刻結束後的晶圓W會被搬送至熱處理模組30並受到加熱處理而成為特定的溫度，在蝕刻殘渣被除去後，晶圓W會依加載互鎖室31→常壓搬送室23的順序被搬送，並被返回載置器24。
依據包含有該蝕刻模組4之基板處理裝置2，便可在晶圓W的面內高均勻性地蝕刻多晶矽膜13，來抑制蝕刻後殘留之多晶矽膜13表面的皺裂。另外，由於依據上述處理便不須使用電漿，則晶圓W表面的各膜便不會受到來自該電漿的損傷，故亦具有可提高晶圓W所形成之半導體裝置的可靠度之優點。但是，使用電漿來進行蝕刻的情況亦包含於本發明之權利範圍。此外，雖係針對基板處理裝置2中以圖5所示的晶圓W作為被處理物來加以說明，但亦可處理圖2(a) 所示的晶圓W。因此，基板處理裝置2並不限於蝕刻孔或凹部內所埋置的含矽膜之情況。
又，有關上述各處理例，雖係顯示僅蝕刻多晶矽膜13的上側之範例，但亦可以蝕刻晶圓W表面所形成的多晶矽膜13整體之方式來進行處理。此情況下，由於晶圓W的面內各部處之多晶矽膜13的蝕刻率均勻性較高，故可獲得能夠抑制蝕刻所需時間之效果。更具體地敘述，若是晶圓W面內的蝕刻率差異較大之情況，即便是晶圓W面內中的一區域處蝕刻已結束，由於其他區域處會因蝕刻率較低而成為蝕刻尚未結束之狀態，故需將蝕刻時間設定為即便是一區域已被蝕刻後而蝕刻仍會進行，來讓多晶矽膜13會在晶圓W面內的所有區域處均被蝕刻。亦即，有關一區域，係設定為會進行過蝕刻的時間。但藉由蝕刻率的均勻性較高，由於可縮短或是消除上述般過蝕刻的時間，故可如上述般地抑制蝕刻所需時間。
另一方面，蝕刻上述多晶矽膜13之處理例中，係將IF7氣體及NH3氣體同時供應至處理容器41內。亦即，供應IF7氣體之期間與供應NH3氣體之期間係相互重疊而為一致。
亦可不如上述般地供應IF7氣體及NH3氣體。首先，僅將IF7氣體及NH3氣體中的NH3氣體供應至處理容器41內來使其吸附在晶圓W。之後，亦可停止NH3氣體的供應，而僅將IF7氣體及NH3氣體中的IF7氣體供應至晶圓W，來使其與吸附在晶圓W的NH3氣體反應而產生NH4F以除去雜質14，且藉由IF7氣體來進行多晶矽膜13的蝕刻。亦即，亦可依序將NH3氣體與IF7氣體供應至晶圓W來進行處理。亦可依此順序來重複進行氣體供應。亦即，亦可在依序供應NH3氣體、IF7氣體後，再次以此順序來供應NH3氣體、IF7氣體。如此般地，NH3氣體並不限於以被添加在IF7氣體之方式來被供應至晶圓W。其他例如，亦可在開始將IF7氣體及NH3氣體同時供應至晶圓W後，在停止IF7氣體的供應前便先進行NH3氣體的供應停止。亦即，供應IF7氣體的期間與供應NH3氣體的期間相重疊並不限於該等的期間為相互一致。
另一方面，含矽膜為一種含有矽來作為主成分之膜，並不限於多晶矽膜。具體地，例如非晶矽膜、單晶矽膜、SiGe膜、SiC膜等皆包含於含矽膜。又，除了IF7氣體以外，作為被供應至晶圓W之鹼性氣體，由於被認為只要是會與IF7氣體反應且與NH4F同樣地包含有氮及氟，來生成會對氧化物具有蝕刻作用之化 合物即可，故亦可使用NH3氣體以外的鹼性氣體。具體來說，鹼性氣體係包含有N2H4(聯胺)，為胺之(CH3)NH2(甲胺)或丁胺、二甲胺等。
上述蝕刻模組4中，亦可構成為IF7氣體、NH3氣體會被供應至例如氣體噴淋頭5內之共通的擴散空間。詳細地敘述，亦可以氣體噴淋頭5內會進行該等IF7氣體及NH3氣體的混合，並將該混合氣體噴出至晶圓W之方式來構成氣體噴淋頭5。又，上述蝕刻模組4中亦可構成為取代氣體噴淋頭5，而設置有氣體供應部來對晶圓W供應氣體，該氣體供應部係具備例如平面觀看下會沿晶圓W的圓周般而開口為同心圓狀之氣體的噴出口。亦即，氣體供應部不限於構成為氣體噴淋頭。此外，本發明不限於前述實施例或後述評估試驗中所敘述的範例，各範例可適當地做改變或相互組合。
(評估試驗)
針對關於本發明所進行的評估試驗加以說明。
<評估試驗1>
評估試驗1係使用構成為與圖4所說明的蝕刻模組4大致相同之蝕刻裝置，來對具有圖5所說明的構造之晶圓W同時供應IF7氣體、NH3氣體及Ar氣體以蝕刻多晶矽膜13。然後，在蝕刻後，使用TEM(穿透型電子顯微鏡)來取得晶圓W的縱剖側面影像。IF7氣體的流量係設定為20~500sccm，NH3氣體的流量係設定為10~500sccm，Ar氣體的流量係設定為100~1000sccm。該等氣體的供應時間，即蝕刻時間為3秒，處理容器41內的壓力及晶圓W的溫度係分別設定為6.66~199.9Pa(50~1500mTorr)、20~100℃。
又，以不同於評估試驗1之處理條件來進行比較試驗1-1、1-2，該比較試驗1-1、1-2係對具有圖5所說明的構造之晶圓W中的多晶矽膜13進行蝕刻，並與評估試驗1同樣地取得蝕刻後晶圓W的縱剖側面影像。比較試驗1-1中，係分別將F2(氟)氣體以200~1000sccm，將NH3氣體以5~100sccm，將N2氣體以50~1000sccm來同時供應至處理容器41內而進行蝕刻。該等各氣體係間斷地被供應至處理容器41內7次，在進行第N次(N為整數)的供應後，且進行第N+1次的供應前，會先藉由吹淨氣體來進行處理容器41內的吹淨。又，F2氣體、NH3氣體及N2氣體的1次供應時間係設定為30秒。又，處理容器41內的壓力及晶圓W的溫度係分別設定為13.33~333.3Pa(100~2500mTorr)、30~120℃。比較試驗1-2係將ClF3(三氯化氟)氣體以50~500sccm，將N2氣體以100~1500sccm來同 時供應至處理容器41內而進行蝕刻。該等氣體對處理容器41的供應次數係與評估試驗1相同，為1次，氣體的供應時間為36.3秒。又，處理容器41內的壓力及晶圓W的溫度係分別設定為13.33~333.3Pa(100~2500mTorr)、30~120℃。
有關評估試驗1，構成凹部18底部之蝕刻後多晶矽膜13表面的平坦性很高，並未見到Footing。因此，由此確認了晶圓W的面內各部處均是被高均勻性地進行蝕刻。然後，凹部18的深度=蝕刻量為50nm。此外，前述圖6係將該評估試驗1中所取得的TEM影像作為概略圖來加以表示之圖式。又，圖7係將由比較試驗1-1所取得的TEM影像，圖8係將由比較試驗1-2所取得的TEM影像分別作為概略圖來加以表示之圖式。如該等圖7、8所示，相較於評估試驗1，比較試驗1-1、1-2中多晶矽膜13表面的平坦性較低，且有見到Footing。又，比較試驗1-1中蝕刻量為30nm，比較試驗1-2中蝕刻量為36.3nm。因此，關於蝕刻率，評估試驗1係較比較試驗1-1、1-2要來得大。如此般，由評估試驗1的結果顯示了藉由使用IF7氣體及NH3氣體，則可在晶圓W面內以高均勻性且抑制蝕刻後多晶矽膜13的皺裂之方式來進行該多晶矽膜13的蝕刻，且可獲得高蝕刻率。
又，評估試驗1中，NH3氣體相對於IF7氣體的流量比(=NH3氣體的流量/IF7氣體的流量)為0.6。晶圓W的溫度係設定為20~100℃，處理容器41內的壓力係設定為6.66~199.9Pa(50~1500mTorr)。因此，由此確認了藉由設定為上述般的流量比、晶圓W的溫度及處理容器41內的壓力來進行處理，便可如前述般地在晶圓W面內高均勻性地進行蝕刻，且可獲得高蝕刻率。此外，本案發明人確認了關於處理容器41內壓力，當設定為26.6Pa以外的數值來進行與評估試驗1相同的試驗，且將處理容器41內壓力設定為13.3Pa(100mTorr)~133.3Pa(1000mTorr)的範圍內之情況下，便可獲得形狀與評估試驗1之結果同樣良好的凹部18。因此，處理容器41內的壓力較佳宜設定為該13.3Pa~133.3Pa。
<評估試驗2>
評估試驗2-1係以膜厚會成為200nm之方式來於晶圓W表面成膜出非晶矽膜，並使用構成為與圖4所說明的蝕刻模組4大致相同之蝕刻裝置來一起供應IF7氣體與NH3氣體8秒鐘，以進行該非晶矽膜的蝕刻。與評估試驗1相同，處理容器41內的壓力為50~1500mTorr。在蝕刻後，取得殘留在晶圓W之非晶矽 膜表面的影像，來測量該非晶矽膜的蝕刻量(200nm-殘留之非晶矽膜的膜厚)與殘留在晶圓W之非晶矽膜表面的粗糙度。處理條件當中，關於NH3氣體的流量及載置台42表面的溫度(=晶圓W的溫度)之組合，係針對每個處理來做改變。NH3氣體/IF7氣體的流量比(=NH3氣體的流量/IF7氣體的流量)係設定為0.2、0.4、0.6、1.2或1.8，關於晶圓W的溫度，係設定為35℃、60℃、80℃、100℃或120℃。IF7氣體的流量係設定為20~500sccm。又，在進行蝕刻前，非晶矽膜表面的粗糙度為2.53nm，有關此粗糙度的數值，愈小則表示平坦性愈高。
又，評估試驗2-2係取代非晶矽膜而於晶圓W的表面成膜出多晶矽膜，除了對此多晶矽膜進行蝕刻以外，係進行與評估試驗2-1相同的試驗。然後，測量多晶矽膜的蝕刻量(200nm-殘留之多晶矽膜的膜厚)與該多晶矽膜表面的粗糙度。進行蝕刻前之多晶矽膜的粗糙度為7.46nm。
圖9、圖10之各圖表係顯示評估試驗2-1的結果，圖11、圖12之各圖表係顯示評估試驗2-2的結果。圖9~圖12之各圖表的縱軸係表示載置有晶圓W之台座的溫度=晶圓W的溫度。又，圖9~圖12之各圖表的橫軸為NH3氣體/IF7氣體的流量比。圖9、圖11之圖表係顯示有關蝕刻量的結果。詳細地敘述，圖表內係藉由賦予等高線來圈出蝕刻量近似的區域且相互區隔出蝕刻量較遠離的區域。然後，為了相互區別等高線所圈出的各區域，係對該各區域賦予相異的圖案來加以顯示。
圖10、圖12之圖表係顯示有關粗糙度的結果。詳細地敘述，圖表內係藉由賦予等高線來圈出粗糙度的數值相近似之區域且相互區隔出粗糙度的數值較遠離之區域。然後，與圖9、圖11之圖表同樣地，為了相互區別等高線所圈出之各區域，係對該各區域賦予相異的圖案來加以顯示。此外，實際上，圖9~圖12之圖表雖係藉由電腦繪圖而以彩色的濃淡來顯示蝕刻量或粗糙度的分佈，但為了便於圖示，而如前述般地加以顯示。
有關蝕刻量，評估試驗2-1中大約為4~54nm範圍內的數值，評估試驗2-2中大約為4~44nm範圍內的數值。有關粗糙度，評估試驗2-1中大約為2.5~5.5nm範圍內的數值，評估試驗2-2中大約為4.0~8.0nm範圍內的數值。因此，評估試驗2-1、2-2中，蝕刻後所殘留之非晶矽膜、多晶矽膜表面粗糙度的數值相較於蝕刻前的粗糙度數值並未大幅地上升。因此，由此評估試驗2的結果確認了使晶圓W的溫度為35℃~120℃來供應IF7氣體及NH3氣體時，可獲得能夠在晶圓 W面內高均勻性地進行蝕刻之本發明效果。又，有關晶圓W的溫度為35℃情況下之粗糙度數值，評估試驗2-1中為4.2以下，評估試驗2-2中為7.2以下，而被抑制較蝕刻前的粗糙度數值要上升。縱使晶圓W的溫度為稍低於此35℃之數值，由於被認為粗糙度的數值並未大幅地變化，故推定當晶圓W的溫度為例如30℃~120℃時，便可獲得能夠提高上述蝕刻的均勻性之效果。
另外，如圖9所示，有關評估試驗2-1，當晶圓W的溫度為35℃、60℃之情況，若NH3氣體/IF7氣體的流量比較大，則蝕刻量會較小。但當晶圓W的溫度為80℃以上之情況，則蝕刻量會無關於NH3氣體/IF7氣體的流量比而成為較高值，具體來說為30nm以上。然後，如圖10所示，有關粗糙度，係無關於晶圓W的溫度及NH3氣體/IF7氣體的流量比而為較低值，具體來說為5.6nm以下。
又，如圖11所示，有關評估試驗2-2，當晶圓W的溫度為35℃、60℃之情況，若NH3氣體/IF7氣體的流量比較大，則蝕刻量會較小。但當晶圓W的溫度為80℃以上之情況，則蝕刻量會無關於NH3氣體/IF7氣體的流量比而成為較高值，具體來說為29nm以上。然後，當NH3氣體/IF7氣體的流量比為0.2、0.6、1.2、1.8之情況，使晶圓W的溫度為100℃會較使晶圓W的溫度為120℃其蝕刻量較大。因此，由此可得知使晶圓W的溫度為100℃會較120℃，在蝕刻量上有變大之傾向。然後，由圖12可明白得知，粗糙度係無關於晶圓W的溫度及NH3氣體/IF7氣體的流量比而為較低值，具體來說為9nm以下。由上述般評估試驗2-1、2-2的結果可得知針對非晶矽膜及多晶矽膜，為了獲得高蝕刻率且抑制蝕刻後的粗糙，則使蝕刻時的晶圓W溫度為80℃~100℃會更佳。
另外，比較評估試驗2-1、2-2中晶圓W的溫度為80℃之情況與100℃之情況，當NH3氣體/IF7氣體的流量比相同時，晶圓W的溫度為80℃之情況的蝕刻量係較大。又，當NH3氣體/IF7氣體的流量比為0.2、0.4時，晶圓W的溫度為80℃之情況的粗糙度數值係較小。又，比較評估試驗2-2中晶圓W的溫度為80℃之情況與100℃之情況，當NH3氣體/IF7氣體的流量比相同時，晶圓W的溫度為80℃之情況的蝕刻量係較大且粗糙度數值係較小。如此般地，評估試驗2所設定之晶圓W的溫度當中，由提高蝕刻率且抑制蝕刻後的粗糙之觀點來看，則80℃為最佳值。
然而，由於係如上述般地設定蝕刻時之處理容器41內壓力，故當晶圓W的溫度為80℃以上時，NH4F便會自晶圓W昇華。評估試驗2-1、2-2中，晶圓W 的溫度為80℃以上之情況下，蝕刻量會較大被認為是因為縱使有NH4F附著，由於會如上述般地發生昇華，故IF7氣體的蝕刻作用便不會因該NH4F而受到很大的妨礙之緣故。但NH3氣體及NH4F吸附在晶圓W之機率則是晶圓W的溫度愈低便會愈高。於是，若蝕刻時的晶圓W溫度過高，則該NH4F的作用便會變弱。基於上述般理由而推定會成為以下結果：晶圓W的溫度為100℃之情況係較120℃之情況要來得佳，且晶圓W的溫度為80℃之情況更佳。然後，被認為縱使是自此80℃而有若干變化之溫度，蝕刻率仍會變高且粗糙度仍會變低。若考量如上述般地當晶圓W的溫度為80℃以上時會讓NH4F昇華這一點，則被認為晶圓W的特佳溫度範圍應為該80℃以上之溫度且低於100℃之溫度，具體來說為80℃~90℃。
然而，觀看評估試驗2-1中晶圓W的溫度為35℃或60℃之情況的結果，當NH3氣體的流量大於IF7氣體的流量時，即NH3氣體/IF7氣體的流量比為1.2、1.8時，蝕刻量係較小。但當NH3氣體的流量小於IF7氣體的流量時，即NH3氣體/IF7氣體的流量比為0.2~0.6時，除了晶圓W的溫度為35℃且NH3氣體/IF7氣體的流量比為0.6之情況的結果以外，係成為蝕刻量較大之結果。
又，觀看評估試驗2-2中晶圓W的溫度為35℃或60℃之情況的結果，當NH3氣體/IF7氣體的流量比為1.2，1.8時，蝕刻量係較小。然後，當NH3氣體/IF7氣體的流量比為0.2~0.6時，除了晶圓W的溫度為35℃且NH3氣體/IF7氣體的流量比為0.6之情況以外，係成為蝕刻量較大之結果。
成為上述般結果的原因被認為是因為如上述般地NH4F會從晶圓W昇華之溫度為80℃以上，當不會發生此昇華之35℃、60℃的情況，若NH3氣體的流量較大，則會因NH4F朝晶圓W之附著量變得過剩，而造成IF7氣體的蝕刻量降低之緣故。因此，由此評估試驗2的結果確認了當晶圓W的溫度為低於80℃之情況，較佳宜使NH3氣體/IF7氣體的流量比為0.6以下。
又，評估試驗2-1、2-2中，將晶圓W的溫度設定為80℃以上之情況下，粗糙度的數值雖不會因NH3氣體/IF7氣體的流量比而有很大的變化，但有關蝕刻量，則將NH3氣體/IF7氣體的流量比設定為1.2或1.8會較設定為0.6要來得大。因此，由此確認了當晶圓W的溫度為80℃以上之情況下，有關NH3氣體/IF7氣體的流量比，若為1.2~1.8，則可獲得高蝕刻率且大幅抑制蝕刻後的粗糙。亦即，由此確認了有關NH3氣體的流量/IF7氣體的流量，較佳為1.2~1.8之範圍內。
然而，當晶圓W的溫度為80℃以上之情況，被認為縱使NH3氣體/IF7氣體的流量比為稍小於1.2之值，蝕刻作用仍不會有很大的變化，而當晶圓W的溫度低於80℃之情況，則是被認為縱使NH3氣體/IF7氣體的流量比為稍大於0.6之值，蝕刻作用仍不會有很大的變化。具體來說，被認為當晶圓W的溫度為80℃以上之情況，只要NH3氣體/IF7氣體的流量比為例如1以上，而當晶圓W的溫度為低於80℃之情況，只要NH3氣體/IF7氣體的流量比為例如1以下，則蝕刻作用的變化便會較少。因此，推定當晶圓W的溫度為80℃以上之情況，則NH3氣體/IF7氣體的流量比較佳為1~1.8，而當低於80℃的情況，則NH3氣體的流量/IF7氣體的流量較佳為1以下。
11‧‧‧Si層
12‧‧‧氧化矽膜
13‧‧‧多晶矽膜
14‧‧‧雜質
W‧‧‧晶圓

Claims (8)

  1. 一種蝕刻方法，係包含有對表面形成有含矽膜之基板供應七氟化碘氣體與鹼性氣體來蝕刻該含矽膜之工序；對該基板供應該七氟化碘氣體的期間與對該基板供應該鹼性氣體的期間係相重疊；蝕刻該含矽膜之工序係包含有在使該基板的溫度為80℃以上之狀態下，以該鹼性氣體的流量/該七氟化碘氣體的流量會成為1~1.8之方式來對儲存有該基板之處理容器內供應該鹼性氣體及該七氟化碘氣體之工序。
  2. 一種蝕刻方法，係包含有對表面形成有含矽膜之基板供應七氟化碘氣體與鹼性氣體來蝕刻該含矽膜之工序；對該基板供應該七氟化碘氣體的期間與對該基板供應該鹼性氣體的期間係相重疊；蝕刻該含矽膜之工序係包含有在使該基板的溫度低於80℃之狀態下，以該鹼性氣體的流量/該七氟化碘氣體的流量會成為1以下之方式來對儲存有該基板之處理容器內供應該鹼性氣體及該七氟化碘氣體之工序。
  3. 如申請專利範圍第1項之蝕刻方法，其中蝕刻該含矽膜之工序係包含有：在使該基板的溫度為120℃以下之狀態下，對該基板供應該鹼性氣體及該七氟化碘氣體之工序。
  4. 如申請專利範圍第2項之蝕刻方法，其中蝕刻該含矽膜之工序係包含有：在使該基板的溫度為30℃以上之狀態下，對該基板供應該鹼性氣體及該七氟化碘氣體之工序。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之蝕刻方法，其中蝕刻該含矽膜之工序係包含有：使儲存有該基板該處理容器內的壓力為13.3Pa~133.3Pa，來供應該七氟化碘氣體與該鹼性氣體之工序。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之蝕刻方法，其中該鹼性氣體為氨氣。
  7. 一種蝕刻裝置，係具備有：處理容器； 載置部，係設置於該處理容器內，用以載置並加熱表面形成有含矽膜之基板；以及氣體供應部，係對該處理容器內供應七氟化碘氣體與鹼性氣體來蝕刻該含矽膜；對該基板供應該七氟化碘氣體的期間與對該基板供應該鹼性氣體的期間係相重疊；藉由該載置部來加熱該基板以使該基板的溫度成為80℃以上之狀態下，該氣體供應部會以該鹼性氣體的流量/該七氟化碘氣體的流量成為1~1.8之方式來將該鹼性氣體及該七氟化碘氣體供應至儲存有該基板之該處理容器內。
  8. 一種蝕刻裝置，係具備有：處理容器；載置部，係設置於該處理容器內，用以載置並加熱表面形成有含矽膜之基板；以及氣體供應部，係對該處理容器內供應七氟化碘氣體與鹼性氣體來蝕刻該含矽膜；對該基板供應該七氟化碘氣體的期間與對該基板供應該鹼性氣體的期間係相重疊；藉由該載置部來加熱該基板以使該基板的溫度成為低於80℃之狀態下，該氣體供應部會以該鹼性氣體的流量/該七氟化碘氣體的流量成為1以下之方式來將該鹼性氣體及該七氟化碘氣體供應至儲存有該基板之該處理容器內。
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