TWI812063B - 蝕刻方法 - Google Patents

蝕刻方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI812063B
TWI812063B TW111109154A TW111109154A TWI812063B TW I812063 B TWI812063 B TW I812063B TW 111109154 A TW111109154 A TW 111109154A TW 111109154 A TW111109154 A TW 111109154A TW I812063 B TWI812063 B TW I812063B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
etching
wafer
tantalum nitride
film
plasma
Prior art date
Application number
TW111109154A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202243001A (zh
Inventor
篠田和典
濱村浩孝
前田賢治
横川賢悦
石川健治
堀勝
Original Assignee
日商日立全球先端科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日立全球先端科技股份有限公司 filed Critical 日商日立全球先端科技股份有限公司
Publication of TW202243001A publication Critical patent/TW202243001A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI812063B publication Critical patent/TWI812063B/zh

Links

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
    • H01L21/3205—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
    • H01L21/31—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
    • H01L21/31122—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching of layers not containing Si, e.g. PZT, Al2O3
    • 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
    • H01L21/02112—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 characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—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 characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—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 characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02183—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 characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing tantalum, e.g. Ta2O5
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

本發明提供一種蝕刻量的均勻性高、而且蝕刻處理的良率提高的蝕刻技術。是對配置在晶圓表面的包含過渡金屬的氮化物的處理對象的膜層進行蝕刻的蝕刻方法，該蝕刻方法具備：對膜層的表面供給含氟和氫但不含氧的反應性粒子以在該膜層的表面形成反應層的工程；及加熱膜層使反應層解吸的工程。

Description

蝕刻方法
本發明關於使用電漿蝕刻包含過渡金屬的氮化物的處理對象的膜層例如氮化鉭膜的蝕刻方法。
在以智能手機為代表的移動機器的普及之推動下，半導體部件的高集成化正在推進。在記錄用的半導體部件領域中，在三維方向以多級堆疊記憶格(memory cell)的三維(3D)NAND快閃記憶體已被量產。此外，在邏輯用半導體部件領域中，具有精細三維結構的鰭型FET(場效電晶體(Field Effect Transistor))成為電晶體結構的主流。目前，正在檢討堆疊奈米線FET(Stacked nanowire FET)以進一步提高集成度。
這樣，隨著元件結構的三維化和加工尺寸的精細化進展，在部件製造過程(半導體裝置的製造方法)中，越來越需要兼具備有各向同性和原子層級的高加工尺寸可控性的蝕刻技術。作為這樣的各向同性蝕刻技術，以往技術上使用了氫氟酸和氟化銨的混合水溶液來蝕刻二氧化矽、使用了熱磷酸來蝕刻氮化矽、使用了氫氟酸來蝕刻氮化鉭等濕蝕刻技術得到了廣泛應用。然而，在這些使用 了這種化學溶液的以往的濕蝕刻技術中存在以下問題，亦即隨著圖案變得更精細，由於沖洗溶液的表面張力導致的圖案崩塌變得明顯。
例如，當使用矽的高深寬比圖案時，當圖案間距變窄時，由於沖洗液乾燥時的表面張力，圖案間距開始塌陷的極限值據報導是與深寬比的平方成比例地變大。因此，強烈希望開發一種在不使用化學溶液的情況下各向同性地蝕刻各種膜的製程方法。
另一方面，在上述半導體部件中，氮化鉭被廣泛用作功函數(work function)金屬或位障金屬(Barrier metal)。因此，作為製造下一代半導體部件的製程，需要兼具備各向同性、原子層級的高加工尺寸可控性和高選擇性的氮化鉭的蝕刻技術。
作為在不使用化學溶液的情況下使用電漿對氮化鉭膜進行各向同性蝕刻的以往技術，例如提出了日本特開2004-119977號公報(專利文獻1)。
專利文獻1中揭示，在由作為位障金屬的氮化鉭層和作為佈線材料的銅構成的結構中選擇性地蝕刻去除氮化鉭的方法，首先，使用氨(NH3)和氮(N2)的電漿鈍化銅的表面之後，藉由四氟乙烯(C2F4)和氧(O2)的電漿相對於銅選擇性地蝕刻氮化鉭的技術。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：特開2004-119977號公報
在上述以往技術中，沒有充分考慮以下幾點，而存在了問題。
亦即，在上述以往技術中，雖揭示了相對於銅選擇性地蝕刻氮化鉭的技術，但是，沒有考慮到諸如在功函數金屬的製造過程等的處理條件，例如沒有考慮到針對作為遮罩材料的碳硬質遮罩等含碳膜進行選擇性蝕刻處理的條件。特別是在鰭型FET和堆疊奈米線FET等中，在功函數金屬的製造過程等中，當需要在精細的三維結構中要求以原子層級進行保形蝕刻(Conformal etching)時，由於在圖案的頂部或底部的蝕刻速度不同，導致蝕刻處理的結果，加工後的處理對象的膜厚尺寸在垂直方向上產生了偏差的問題，這些問題沒有被考慮到。因此，在以往技術中存在以下的問題，亦即，在膜結構中形成的圖案的垂直(深度)方向上，在處理對象的膜層的蝕刻量上產生較大的分佈，而影響到半導體部件的蝕刻處理(蝕刻過程)的良率之問題。
此外，在以往的技術中，氮化鉭膜的蝕刻對應於蝕刻時間的增加而連續進行。在這樣的連續蝕刻處理中，藉由檢測蝕刻處理開始後的時間並調整時間來調整蝕 刻量。這種基於蝕刻處理時間的蝕刻量的調整，在下一代或以後的精細半導體部件的製造過程中所要求的以高精度調整非常微量的蝕刻例如蝕刻深度(寬度)為原子層級的蝕刻是困難的事，因此蝕刻處理的精度和良率有可能受到影響。
如上所述，在以往的連續電漿蝕刻技術中，蝕刻量反映了自由基的分佈而變得不均勻，晶圓面內方向或圖案深度方向的蝕刻量的均勻性變低，並且必須藉由電漿處理時間來控制蝕刻量。因此，認為以往的連續電漿蝕刻技術，在要求原子層級高尺寸可控性的下一代及後續的部件製造過程中的適用上受到了限制。
本發明的目的在於提供一種蝕刻量的均勻性高而且提高了蝕刻處理的良率的蝕刻技術。
本發明的其他目的和新穎特徵從本說明書的描述和附圖中可以理解。
以下簡單說明本發明的代表性概要。
本發明的一個實施例的蝕刻技術，係對配置在晶圓表面的含有氮化鉭的處理對象的膜層進行蝕刻的蝕刻方法，該蝕刻方法具備：對膜層的表面供給含氟和氫但不含氧的反應性粒子以在膜層的表面形成以鉭-氟鍵或氮-氫鍵為主要成分並且具有自飽和特性的反應層的工程；及加熱膜層使反應層解吸的工程。
以下簡要描述本發明的代表性者所獲得的效果。
根據本發明的蝕刻技術，可以提高蝕刻量的均勻性，且可以提高蝕刻處理的良率。例如，可以提供一種各向同性原子層蝕刻技術，其在對包含過渡金屬的氮化物的處理對象的膜層即氮化鉭膜進行蝕刻時，在晶圓面內方向或圖案深度方向上的蝕刻量具有高均勻性，並且，在原子層級以高加工尺寸可控性進行蝕刻加工。
1:處理室
2:晶圓
3:放電區域
4:載置台
5:噴淋板
6:頂板
10:電漿
11:基底腔室
12:石英腔室
14:壓力調節機構
15:排氣機構
16:真空排氣管
17:氣體分散板
20:高頻電源
22:匹配器
25:高頻截止濾波器
30:靜電吸附電極
31:DC電源
34:ICP線圈
38:冷卻器
39:冷媒的流路
40:控制部
41:運算部
50,50-1,50-2,50-3,50-4,50-5,50-6,50-7:質量流量控制器
51:質量流量控制器控制部
52:閥
60:容器
62,62-1,62-2,62-3:紅外線燈
63:反射板
64:紅外線燈用電源
70:熱電偶
71:熱電偶溫度計
74:透光窗
75:氣體的流路
78:狹縫板
81:O形環
92-1,92-2:光纖
93:外部紅外光源
94:光路開關
95:光分配器
96:分光器
97:檢測器
98:光多工器
100:電漿處理裝置
401:底層膜
402:氮化鉭膜
403:活性種
404:表面反應層
406:反應生成物
901:底層結構
902:鰭結構
903:氮化鉭膜
904:碳膜
905:反應種
906:反應生成物
[圖1]是示意性地表示本發明的實施例的電漿處理裝置的概略結構的縱剖視圖。
[圖2]是表示利用實施例的電漿處理裝置對預先形成在晶圓上的含有氮化鉭的膜進行蝕刻處理的流程的概略的流程圖。
[圖3]是表示實施例的晶圓處理中的處理條件中包含的多個參數的伴隨時間經過的變化的時序圖。
[圖4]是示意性地表示在實施例的晶圓處理中包含含有氮化鉭的膜的膜結構的變化的概略的剖視圖。
[圖5]是表示實施例的晶圓表面的分析結果的圖。
[圖6]是表示實施例的表面反應層的生成量的反應時 間依存性的圖。
[圖7]是表示實施例的表面反應層的殘留量的加熱時間依存性的圖。
[圖8]是表示由實施例的電漿處理裝置進行的蝕刻處理中的循環次數與蝕刻量的關係的圖表。
[圖9]是示意性地表示當藉由實施例對形成在處理對象的半導體晶圓等基板上的樣品上的精細且高深寬比的膜結構進行電漿蝕刻時該膜結構的變化的縱剖面圖。
[圖10]是示意性地表示當藉由以往技術對形成在處理對象的半導體晶圓等基板上的樣品上的精細且高深寬比的膜結構進行電漿蝕刻時該膜結構的變化的縱剖面圖。
以下參照圖面說明本發明的實施形態。又，在以下說明中，相同的構成要素附加相同的符號表示，並且省略重複說明。另外，為了使說明更明確，附圖與實際的實施例相比可能是示意性地表示的，且僅是示例，並不限定對本發明的解釋。
在製造半導體部件例如鰭型FET的過程中，在形成功函數金屬的處理中，認為需要對形成在高深寬比的精細鰭結構上的氮化鉭膜實施各向同性且具有原子層級高精度蝕刻的技術。因此，作為一個例子，本發明人針對藉由使用基於以往技術的電漿來蝕刻圖10所示對象的結構體之情況進行了檢討。
圖10是示意性地表示針對形成在處理對象的半導體晶圓等基板上的樣品上的、被形成有左右相鄰的多個鰭狀結構的預定結構，實施基於以往技術的電漿蝕刻時的該膜結構的變化的縱剖視圖。圖10的(a)至(c)示出了藉由實施蝕刻處理而改變的膜結構的形狀的三個階段的狀態。
圖10(a)示出了在形成在底層結構901之上的鰭結構902的表面上，形成有處理對象的氮化鉭膜903和作為保護非處理對象部分的氮化鉭膜903的遮罩即碳膜904的膜結構，是表示未開始使用電漿的蝕刻處理的狀態下的膜結構的圖。圖10(b)示出了為了蝕刻圖10(a)的膜結構的氮化鉭膜903，使用四氟乙烯(C2F4)和氧(O2)氣體(以下稱為C2F4/O2氣體)形成電漿，並將該電漿中的含氟的反應種905供給到膜結構的溝911內使與氮化鉭膜903表面反應，將包含所生成的五氟化鉭的反應生成物906向上方去除而進行了氮化鉭膜903的蝕刻的狀態的圖。圖10(c)是表示使用上述電漿的氮化鉭膜903的蝕刻停止的狀態的圖。在本例中，鰭結構902是由矽製成，並預先形成在底層結構901之上，其表面覆蓋有氧化鉿或氮化鈦(未示出)。
在本發明人的檢討中，如圖10(b)所示，在兩側的側壁是由鰭結構902的表面被氮化鉭膜903覆蓋的結構所構成的高深寬比的溝911的內側，當試圖僅均勻地蝕刻氮化鉭膜903時，由於反應生成物906不使用非揮發性的氣體化學物質，所以在氮化鉭膜903的表面上沒有形成非 揮發性的表面反應層，確認藉由具有揮發性的反應生成物906的連續解吸，蝕刻連續進行。另一方面，由形成於樣品上方的電漿供給的反應種905從溝911的上方進入溝911的內側，被形成於溝911上端的開口部附近的氮化鉭膜903消耗。因此，到達溝911下部區域(溝911的底部)的氮化鉭膜903的反應種905的量變少。因此，氮化鉭膜903的蝕刻量的分佈在溝911的上下方向上變得不均勻。換句話說，氮化鉭膜903的蝕刻量在溝911上部的開口部附近較大，且在溝911的下部變小。結果，在利用以往技術對氮化鉭膜903進行蝕刻時，氮化鉭膜903的蝕刻量產生不均勻的分佈，有可能降低樣品處理的良率或半導體部件的製造良率。
此外，如圖10(b)和10(c)所示，在以往的使用C2F4/O2氣體的電漿實施氮化鉭的各向同性蝕刻中，由於電漿中含有大量的氧自由基，用作為保護氮化鉭膜903的非蝕刻對象部分的碳膜904的蝕刻也連續進行。因此，隨著氮化鉭膜903的蝕刻的進行，碳膜904的膜厚會大幅減少，因此氮化鉭膜903的保護變得相當困難。
如上所述，在使用電漿的以往蝕刻技術中，氮化鉭膜903的蝕刻量反映了自由基的分佈而變得不均勻。氮化鉭膜903在晶圓面內方向或圖案深度方向上的蝕刻量的均勻性低。此外，氮化鉭膜903的蝕刻量必須藉由電漿處理時間來控制。因此，以往的連續電漿蝕刻技術的應用，在需要原子層級高尺寸可控性的下一代及後續部件 製造過程中受到限制。
本發明人嘗試使用各種氣體的電漿蝕刻氮化鉭膜。結果發現，(1)藉由向氮化鉭膜供給含氟、氫和氮的氣體的電漿，在氮化鉭膜的表面形成以鉭-氟(Ta-F)鍵或氮-氫(N-H)鍵為主要成分的表面反應層，(2)該表面反應層的生成量具有自飽和特性(Self limiting)，(3)該表面反應層藉由加熱被去除。
本發明是基於這一新發現((1)-(3))而誕生的。具體而言，作為過渡金屬的氮化物即氮化鉭膜(處理對象的膜層)的蝕刻方法，是實施以下工程：形成含有四氟化甲烷(CF4)、氫(H2)和氮(N2)的氣體的電漿，將含有來自電漿的氟和氫且不含有氧的具有反應性的粒子供給到蝕刻處理對象的氮化鉭膜的表面，並在該氮化鉭膜的表面形成表面反應層的工程；接著，藉由加熱去除該表面反應層的工程(或加熱解吸該表面反應層的工程)。然後，將這兩個工程視為一個循環，藉由重複多次該循環來實現所需量的氮化鉭膜的蝕刻。此外，由於該氣體對碳膜的蝕刻速度慢，因此對使用碳硬質遮罩等含碳的遮罩材料沒有限制。
藉由上述構成，由於表面反應層的形成工程和表面反應層的去除工程具有自飽和特性，因此對於晶圓的面內方向和溝或孔等膜結構的圖案的深度方向上的蝕刻量的不均勻性被抑制。此外，在一個循環中去除的氮化鉭 膜的厚度可以在原子層級上進行高精度調整，因為重複循環獲得的蝕刻量可以藉由重複循環的次數來調整，可以提高藉由蝕刻層疊的氮化鉭膜所形成的半導體部件的尺寸精度。
圖9示意性地示出了當藉由本發明的技術對在處理對象的半導體晶圓等基板上的樣品上形成的精細且高深寬比的膜結構進行了電漿蝕刻時的該膜結構的變化的縱剖面圖。圖9(a)至9(c)示出了進行蝕刻處理而改變的膜結構的形狀的三個階段的狀態。
圖9(a)示出了在形成在底層結構901之上的鰭結構902的表面上，形成有處理對象的氮化鉭膜903和用來保護非處理對象部分的氮化鉭膜903的遮罩即作為含碳遮罩層的碳膜904的膜結構，是表示未開始使用電漿的蝕刻處理的狀態下的膜結構的圖。圖9(b)示出了為了蝕刻圖9(a)的膜結構的氮化鉭膜903，形成含有四氟化甲烷(CF4)、氫(H2)和氮(N2)的混合氣體的電漿，將含有來自電漿的氟和氫且不含氧的具有反應性的粒子供給到沒有被碳膜904覆蓋的蝕刻處理對象的氮化鉭膜903的表面，並在蝕刻處理對象的氮化鉭膜903的表面形成表面反應層。接著，藉由加熱去除(解吸)該表面反應層。亦即，實施形成表面反應層的工程和藉由加熱解吸表面反應層的工程。然後，將這兩個工程視為一個循環，藉由重複多次該循環來實現所需量的氮化鉭膜的蝕刻。結果，如圖9(c)所示，可以藉由蝕刻選擇性地去除未被碳膜904覆蓋的蝕刻處理對 象的氮化鉭膜903。圖9(a)-(c)的更詳細的說明，可以參考後述的圖4(a)-(c)的說明。
在以下的實施例中，每個工程重複進行包括形成具有自飽和的表面反應層的工程和去除表面反應層的工程的一組工程的蝕刻處理被稱為原子層蝕刻。在本實施例中，“原子層”蝕刻不限於狹義的原子層蝕刻，亦即不限於每個循環的蝕刻量等於由構成對象膜的物質的單個原子所構成的層的厚度的原子層蝕刻。即使每個循環的蝕刻量是奈米或奈米以上的等級時，只要每個工程在處理時間等方面是自飽和的話，也就是說對於具有自限性(Self limiting)傾向的處理來說，該處理被稱為原子層蝕刻。此外，同樣的處理也可以使用“數位刻蝕(Digital etching)”、“自限循環刻蝕(Self-limited cycle etching)”、“原子級刻蝕(Atomic level etching)”、“逐層刻蝕(Layer-by-layer etching)”等名稱。
以下，使用圖面說明本發明的實施例。
實施例
以下參照圖1至圖8說明本發明的實施例。在本實施例中說明，藉由使用四氟化甲烷或由四氟化碳(CF4)、氫(H2)和氮(N2)組成的混合氣體形成的電漿，在處理對象的氮化鉭膜的表面進行形成表面反應層的工程之後，藉由使用紅外線燈加熱晶圓進行去除表面反應層的工程，藉此而對預先形成在諸如矽的半導體晶圓上的處理對 象的氮化鉭膜實施各向同性原子層蝕刻。
圖1是示意性地表示本發明的實施例的電漿處理裝置的概略結構的縱剖視圖。
處理室1由基底腔室11構成，在基底腔室11中設置有載置作為被處理樣品的晶圓2(以下稱為晶圓2)的晶圓載置台4(以下稱為載置台4)。電漿源使用ICP(感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma))放電方式。在處理室1的上方設置有具備石英腔室12、ICP線圈34和高頻電源20的電漿源。此處，ICP線圈34設置在石英腔室12的外側。
用於產生電漿的高頻電源20係經由匹配器22連接到ICP線圈34。高頻電源的頻率使用13.56MHz等幾十MHz的頻帶。頂板6設置在石英腔室12的上部。頂板6上設置有噴淋板5，在噴淋板5的下方設置有氣體分散板17。處理氣體從氣體分散板17的外周導入處理室1內部。
處理氣體的供給流量由配置在質量流量控制器控制部51內且按每種氣體設置的質量流量控制器50進行調整。在圖1中，至少將四氟化甲烷或四氟化碳(CF4)、氫(H2)和氮(N2)作為處理氣體供給到處理室1，與這些氣體中的每一種對應地配有質量流量控制器50-1、50-2、50-3、50-4、50-5、50-6。此外，要供給的氣體不限於這些。質量流量控制器控制部51還包括被配置的質量流量控制器50-7，該質量流量控制器50-7用於調節如後所述在晶圓2的背面與所載置的載置台4的介電膜的上表面之間被供給的He氣體的流量。
處理室1的下部藉由真空排氣管16連接到排氣機構15，以降低處理室1內的壓力。排氣機構15例如由渦輪分子泵、機械增壓泵或乾式泵構成。此外，壓力調節機構14設置在排氣機構15的上游側。壓力調節機構14，係由在流路內部的橫切方向上以軸線配置並圍繞軸線旋轉的多個板狀擋板或在流路內部橫切其軸向而移動的板狀構件構成，從而藉由增大或減小真空排氣管16在垂直於軸向的平面上的截面積即流路截面積，來調節藉由排氣機構15的動作從處理室1內排出的內部氣體或電漿10的粒子的流量，並調整處理室1或放電區域3的壓力。
在載置台4與構成ICP電漿源的石英室12之間設置有用於加熱晶圓2的紅外線燈單元。紅外線燈單元主要具備紅外線燈62、反射紅外光的反射板63和透光窗74。圓形(環形)燈用作為紅外線燈62。從紅外線燈62發出的光主要發出從可見光到紅外光區域中的光。於此，這種光被稱為紅外光。在圖1所示的結構中，作為紅外線燈62假設設置有3圈的紅外線燈62-1、62-2、62-3。但也可以設置2圈、4圈等。在紅外線燈62的上方設置有用於向下反射紅外光的反射板63。
紅外線燈電源64連接到紅外線燈62，且為了防止高頻電源20產生的用於生成電漿的高頻電力的雜訊混入紅外線燈電源64而在其中途設置有高頻截止濾波器25。此外，紅外線燈電源64具有可以相互獨立地控制向紅外線燈62-1、62-2、62-3供給的電力的功能，以便可以調整晶 圓2的加熱量的徑向分佈。
在紅外線燈單元的中央，為了使從質量流量控制器50供給到石英腔室12內部的氣體流向處理室1側而形成有氣體的流路75。然後，在該氣體的流路75中，為了屏蔽在石英腔室12內部產生的電漿中生成的離子或電子，僅使中性氣體或中性自由基透過並照射到晶圓2，而設置有具有多個孔的狹縫板(離子屏蔽板)78。
在載置台4的內部形成有用於冷卻載置台4的冷媒的流路39，冷媒由冷卻器38循環供給。此外，為了藉由靜電吸附將晶圓2固定到載置台4，作為板狀電極板的靜電吸附電極30被嵌入在載置台4中，分別連接到靜電吸附用的DC(Direct Current：直流)電源31。
此外，為了有效地冷卻晶圓2，可以在載置在載置台4上的晶圓2的背面與載置台4之間供給He氣。此外，即使在作動靜電吸附電極30並靜電吸附晶圓2的狀態下進行加熱或冷卻晶圓2時，為了防止晶圓2的背面被劃傷，而在載置台4的晶圓載置面塗敷有聚醯亞胺等樹脂。此外，在載置台4內部設置有用於測量載置台4的溫度的熱電偶70，該熱電偶70與熱電偶溫度計71連接。
此外，用於測量晶圓2的溫度的光纖92-1和92-2，係被設置在載置於載置台4上的晶圓2的中心部附近(也稱為晶圓中心)、晶圓2的徑向中間附近(也稱為晶圓中間)、和晶圓2的外周附近(也稱為晶圓外周)的三個位置。光纖92-1將來自外部紅外光源93的紅外光引導到晶圓2的 背面並照射到晶圓2的背面。另一方面，光纖92-2從由光纖92-1照射的紅外光之中收集從晶圓2透射/反射的IR光，並將其傳輸到分光器96。
外部紅外光源93產生的外部紅外光傳輸到用於開啟/關閉光路的光路開關94。之後，由光分配器95分支成多個(在圖1的情況下分支成3個)，經由3系統的光纖92-1照射到晶圓2的背面側的各位置。
被晶圓2吸收/反射的紅外光經由光纖92-2傳輸到分光器96，檢測器97獲得光譜強度的波長依存性的資料。然後，將獲得的光譜強度的波長依存性的資料傳送到控制部40的運算部41，計算吸收波長，據此可以求出晶圓2的溫度。此外，在光纖92-2的中途設置有光多工器98，針對要分光測量的光可以切換要對晶圓中心、晶圓中間、或晶圓外周的哪個測量點的光進行分光測量。結果，運算部41可以求出晶圓中心、晶圓中間、晶圓外周各自的溫度。
在圖1中，60是覆蓋石英腔室12的容器，81是用於對載置台4與基底腔室11的底面之間進行真空密封的O形環。
控制部40控制從高頻電源20向ICP線圈34的高頻電力供給的開啟/關閉。此外，控制集成質量流量控制器控制部51據以調節從每個質量流量控制器50供給到石英腔室12內部的氣體的種類和流量。在該狀態下，控制部40進一步使排氣機構15動作並且控制壓力調節機構14，將 處理室1內部調整為所希望的壓力。
此外，控制部40作動靜電吸附用的DC電源31以將晶圓2靜電吸附到載置台4，並在作動向晶圓2與載置台4之間供給He氣體的質量流量控制器50-7的狀態下，根據由熱電偶溫度計71測量到的載置台4內部的溫度，以及由檢測器97測量到的晶圓2的中心部附近、半徑方向中間部附近、和外周附近的光譜強度資訊，並且根據運算部41計算出的晶圓2的溫度分佈資訊，來控制紅外線燈電源64和冷卻器38以使晶圓2的溫度成為預定的溫度範圍。
使用圖2對本實施例的電漿處理裝置100進行的晶圓2的處理流程進行說明。圖2是表示利用本發明的實施例的電漿處理裝置對預先在晶圓上形成的含有氮化鉭的膜進行蝕刻處理的流程的概要的流程圖。
在圖2中，在開始處理晶圓2之前，在晶圓2的表面上預先配置有包含含有氮化鉭膜的處理對象的膜層的膜結構體，該晶圓2被載置於處理室1的載置台4上，並藉由來自DC(直流)電源31的直流電力被供給到靜電吸附電極30所形成的靜電力被保持在載置台4上。
在處理開始後，在步驟S201中，將含有氟、氫和氮的氣體導入處理室1內。這裡，作為含氟、氫和氮的氣體可以使用四氟化碳(CF4)/氫(H2)/氮(N2)、三氟甲烷(CHF3)/氨(NH3)、三氟化氮(NF3)/氨(NH3)等。此外，亦可以使用以氬(Ar)或氮(N2)等稀釋這些氣體而獲得的混合氣體。此外，該步驟S201中的晶圓溫度藉由載置晶圓2的載 置台4的溫度調節功能保持恆定。
接著，在步驟S202中，使用上述氣體在放電區域3內部產生電漿10，並藉由激活電漿10中的含氟、氫和氮的氣體的原子或分子來生成諸如氟碳化合物自由基(CFx)等自由基(活性種)的具有反應性的粒子(也稱為反應性粒子)。此外，在步驟S203中，反應性粒子通過氣體流路75和狹縫板78的通孔供給至晶圓2的表面，並附著於包含氮化鉭膜的膜層的表面。具有反應性的粒子與所附著的膜層表面的材料發生反應，而形成由電漿10的生成條件或載置台4的溫度等處理條件決定的厚度的表面反應層。此時，在含有氮化鉭膜的膜層的表面上形成的表面反應層是含有鉭-氟(Ta-F)鍵和氮-氫(NH)鍵。
此後，在步驟S204中，在由控制部40藉由膜厚檢測器(未示出)或藉由確認經過預定時間等來確認已經形成了預定厚度的表面反應層之後，壓力調節機構14增大真空排氣管16的流路截面積以增加排氣量，大幅降低處理室1內部的壓力。然後，供給到處理室1內的含氟、氫、氮的氣體迅速被排出。藉此，而完成了表面反應層的形成處理。此時，向處理室1內部供給Ar等惰性氣體來置換處理室1內的含氟、氫、氮的氣體並促進含氟、氫、氮的氣體的排出亦可。
接著，在步驟S205中，開啟紅外線燈62，藉由從紅外線燈62放射的光(紅外光)在真空狀態下加熱晶圓2的表面。此時的紅外光的照射時間例如為20秒，此時晶 圓2表面達到的最高溫度例如為200℃。加熱時的處理室1內的壓力例如為1×10-3Pa。此時，晶圓2的溫度隨著紅外線燈的照射時間的增加而以例如10℃/sec左右的速度上升，藉由該溫度上升使表面反應層從表面揮發，並從膜層表面去除(解吸)。在藉由溫度檢測機構(92-97、41)確認晶圓2的溫度已經上升到預定溫度之後，或者藉由控制部40確認經過了預定時間之後，紅外線燈62被關閉。
作為揮發的反應生成物之例可以舉出例如氟化鉭(TaF4)、氨(NH3)、氟化氫(HF)等。從晶圓2脫離的這些反應生成物的粒子，是藉由壓力調節機構14或排氣機構15的動作引起的處理室1內部的排氣動作，或者是由於該排氣動作而產生的處理室1內部的粒子的移動流動，而從處理室1的內部排出到處理室1的外部。接著，在步驟S206中，將含有反應生成物的氣體從處理室1的內部排出到處理室1的外部。
完成將上述步驟S201至S206組合而成的一個循環。由於與電漿反應而在氮化鉭膜表面生成的表面反應層藉由該循環被去除(解吸)，因此氮化鉭膜被去除表面反應層的膜層的厚度量，並且減少了氮化鉭膜的膜厚。該膜厚的變化量是上述每個循環的蝕刻量。
之後，控制部40接收來自膜厚檢測器(未圖示)的輸出，根據由此得到的結果，判斷是否達到了所希望的蝕刻量，或者判斷是否滿足由事先試驗等得到的所希望的蝕刻量所導出的包含上述循環的實施次數在內的結束 條件(步驟S 207)。如果判斷為滿足條件(S207：是)，則結束對包含氮化鉭膜的膜層的蝕刻處理，如果判斷為不滿足條件(S207：否)，則處理返回到步驟S201，再度實施循環(S201-S206)。如上所述，在本實施例中，重複實施上述循環(S201-S206)直到獲得期望的蝕刻量。
以下，使用圖3和4說明，在使用CF4/H2/N2作為反應層形成氣體，使用本實施例的電漿處理裝置100對晶圓2上的含有氮化鉭膜的膜層進行蝕刻的情況下的動作之順序。圖3是表示圖1所示的實施例的晶圓處理時的處理條件中包含的多個參數的時間變化的時序圖。在圖3中，作為參數從上依次表示氣體供給流量、高頻電源電力、紅外線燈電力、靜電吸附、晶圓表面溫度。
圖4是示意性地表示在圖3所示的實施例的晶圓的處理中包含含有氮化鉭膜的膜層的膜結構的變化的概要的截面圖。特別地，圖4示意性地示出了在晶圓2的底層膜401上以氮化鉭膜402為邊界接觸的方式層疊配置的膜結構中的氮化鉭膜402的表面附近的結構及其的變化。
首先，在圖3所示的處理中的時刻t0，響應來自控制部40的指令信號，經由設置在處理室1中的搬送口(未示出)，將預先形成有具備如圖4(a)所示的底層膜401和作為蝕刻的處理對象之膜層的氮化鉭膜402的膜結構的晶圓2搬入處理室1內部並載置於載置台4。之後，將來自DC電源31的電力供給到靜電吸附電極30，晶圓2被靜電吸附保持在載置台4上的介電膜上。此外，響應於來自控制 部40的指令信號，藉由與質量流量控制器控制部51的He氣體對應的質量流量控制器50-7進行向晶圓2的背面與載置台4之間的間隙供給的晶圓冷卻He氣體的流量的調節和供給，該間隙中的He氣體的壓力被調整到預定範圍內的值。其結果是，載置台4與晶圓2之間的熱傳遞被促進，晶圓2的溫度被設定為接近載置台4的溫度的值T1，在該載置台4中預先由冷卻器38設定為規定溫度的冷媒被供給到冷媒的流路39並循環。在本實施例中，晶圓2的溫度T1例如設定為-20℃。
接著，在圖3所示的時刻t1，響應來自控制單元40的指令信號，對由質量流量控制器50的CF4用質量流量控制器50-3或50-6、H2用質量流量控制器50-2或50-4、N2用質量流量控制器50-1或50-5中的每一個供給的流量進行調整，並將這些多種物質的氣體混合而成的混合氣體以規定範圍內的流量作為處理用氣體供給至處理室1內部。同時，調整壓力調節機構14的開度，以使處理室1內部和石英腔室12的內部的放電區域3內的壓力成為預期範圍內的值。
在這種狀態下，在圖3所示的時刻t2，響應於來自控制部40的指令信號，來自高頻電源20的預定值W的高頻電力被供給至ICP線圈34，在石英腔室12內部的放電區域3內開始電漿放電，在石英腔室12內部開始產生電漿10。此時，不向紅外線燈62供電，以便在電漿10產生期間保持晶圓2的溫度等於電漿10產生之前的溫度。
在該狀態下，CF4/H2/N2氣體的至少一部分粒子被電漿10激發、解離或電離，形成離子等帶電粒子或活性種等反應粒子。在放電區域3中形成的活性種等反應性粒子和中性氣體通過形成於狹縫板78的狹縫或貫通孔，被導入處理室1內，供給到晶圓2的表面。如圖4(b)所示，含有氟碳自由基(CFx)等的活性種403被吸附在晶圓2的氮化鉭膜402的表面，並與氮化鉭膜402的材料相互作用而形成表面反應層404。亦即，向氮化鉭膜402的膜層的表面供給含有氟和氫且不含氧的反應性的粒子403，而在氮化鉭膜402的膜層表面形成表面反應層404。
該表面反應層404是含有以Ta-F鍵或NH鍵為主要成分的反應生成物，當使用鋁的Kα射線藉由X射線光電子分光法測量時，主要特徵是氮1s光譜的結合能在402±2eV附近具有峰值。圖5是藉由使用鋁的Kα射線的X射線光電子分光法分析了形成有表面反應層404的氮化鉭膜402的表面而得到的光電子光譜。除了由於作為底層存在的未反應的氮化鉭膜402而在結合能398±2eV附近觀察到的峰值(表示為N-Ta)之外，在402±2eV的結合能附近觀察到由於表面反應層404引起的表示N-H鍵的存在之峰值。另外，在結合能為407±2eV的附近觀察到由於表面反應層404引起的表示存在Ta-F鍵的峰值。該表面反應層的組成取決於所使用氣體的組成或反應時間，可以是元素氫、元素氟、或NH3、五氟化鉭等氫、氮、氟和鉭的各種鍵合狀態混合存在的狀態，也可以是由於氮化鉭膜的表面氧化物等而含有 一部分氧的狀態。又，這裡示出的結合能的值是，假設在初始樣品表面上觀察到的表面污染碳引起的碳1s峰值的位置為284.5eV的情況下校準的值。
圖6是表示由表面反應層404引起的402±2eV的峰值強度對電漿處理時間的依存性的曲線圖。電漿處理時間表示從開始供給高頻電力起的經過時間。如圖6所示，表面反應層404引起的402±2eV的峰值強度隨著電漿處理時間的經過而增大並顯示出飽和趨勢，在電漿處理時間為20秒以上時成為大致恆定值。因此，反應生成物的生成量具有自飽和的性質是與金屬表面或矽表面的自然氧化現象非常相似。如上所述，由於表面反應層的形成存在自飽和特性，因此藉由進行飽和所需時間以上的電漿處理，可以使每個循環生成的表面反應層404的量保持恆定。又，在本實施例中，表面反應層404的生成量達到飽和需要20秒，但取決於電漿源(12、34)與晶圓2之間的距離或基板溫度等裝置參數，飽和所需的時間會有變化。
在經過表面反應層的生成達到飽和所需的電漿處理時間之後，在圖3所示的時刻t3，響應於來自於控制部40的指令信號，停止來自高頻電源20的高頻電力的輸出，並停止向放電區域3的處理氣體的供給。藉此，放電區域3內的電漿10消失。另外，在時刻t3~時刻t4之間，處理室1內的處理氣體或反應性粒子等粒子經由由壓力調節機構14調節了開度的真空排氣管16和排氣機構15排出到處理室1的外部。
在時刻t4，紅外線燈62響應於來自控制部40的指令信號被開啟，如圖4(c)所示，晶圓2的表面被紅外線燈62發出的光(紅外光)405真空加熱。此時，處理室1的壓力例如為1×10-3Pa，紅外線燈的照射時間例如為15秒。晶圓表面達到的最高溫度例如為150℃。該工程是使表面反應層404分解為五氟化鉭或氨、氟化氫等反應生成物406而揮發或解吸的反應。該解吸反應在更高的溫度和更低的壓力下更有利。本發明人新發現，為了引起該解吸反應，晶圓2的表面溫度需要為100℃以上，而且處理室1的壓力需要為100Pa以下。
在本實施例中，晶圓表面達到的最高溫度為150℃，處理室1內的真空度為1×10-3Pa，但是，達到的最高溫度可以在100℃以上的溫度範圍內適當設定為適當的值。典型的溫度範圍為100~300℃，加熱時的處理室1的典型壓力範圍為1×10-5~100Pa。
圖7示出了藉由達到溫度為150℃的紅外線燈62的加熱去除了表面反應層404的情況下，由於表面反應層404引起的402±2eV的峰值強度相對於加熱時間的變化的曲線圖。可以看出，藉由從紅外線燈62照射紅外光405加熱晶圓2的表面，表示表面反應層404的殘留量的402±2eV的峰值強度降低，並且表面反應層404在加熱時間10秒後消失。在該加熱工程中，僅在晶圓2的表面生成的表面反應層404被分解、揮發，存在於表面反應層404之下方的未反應的氮化鉭膜402完全沒有變化，因此，可以僅去除表 面反應層404部分。因此，除了形成表面反應層404的工程之外，去除表面反應層404的工程也是自飽和的。
在該加熱工程中，晶圓2被載置於晶圓載置台4上的狀態，但是停止供給用於提高晶圓2背面的熱傳導的氦氣，晶圓2的表面溫度急劇上升。又，在本實施例中，晶圓2被載置於晶圓載置台4上的狀態下進行處理，但是。也可以藉由使用升降銷(未示出)等在晶圓2不與晶圓載置台4熱接觸的狀態下照射紅外光。在經過去除表面反應層404所需的加熱時間後，關閉紅外線燈62，利用排氣機構15將處理室1內的殘留氣體排出到處理室1外部。之後，重新開始供給氦氣，提高晶圓2與晶圓載置台4之間的熱傳導，晶圓溫度藉由冷卻器38冷卻至-20℃，結束第一循環的處理。
響應來自控制部40的指令信號，紅外線燈62在圖3所示的時刻t5關閉。另外，處理室1內部的包含反應生成物的粒子的氣體等，經由由壓力調節機構14調節了開度的真空排氣管16和排氣機構15被排出到處理室1外部。此外，在時刻t5之後的時間中，如圖2之說明，判斷晶圓2上的氮化鉭膜402的蝕刻量或殘留膜厚是否達到期望值(對應於步驟S207)，根據判斷結果，開始下一個循環(S201-S206)之進行或結束晶圓2的處理工程。
當開始下一個循環時，在時刻t5之後的任何時刻t6，響應來自控制部40的指令信號，以與從時刻t1開始的動作相同的方式開始將CF4/H2/N2氣體導入放電區域 3。亦即，作為下一個循環再次實施圖4(b)說明的表面反應層404的形成工程和圖4(c)說明的藉由加熱解吸表面反應層的工程。當結束晶圓2的處理時，在時刻t6停止向晶圓2的背面與載置台4的上表面之間的間隙供給He氣體，並且開啟閥52從該間隙排出He氣體使間隙內的壓力與處理室1內部的壓力成為大致相同，並且實施包括去除靜電的解除晶圓2的靜電吸附的工程。藉此而結束氮化鉭膜402的蝕刻處理的工程。
在本實施例中，當需要3nm的蝕刻量時，重複10次上述循環以完成蝕刻。圖8是表示由圖1所示的本實施例的電漿處理裝置進行的蝕刻處理中的循環次數與蝕刻量的關係的圖表。在圖8中，橫軸取循環次數，縱軸表示使用偏光解析法(in-situ ellipsometry)在每個循環結束之後且在下一個循環開始之前檢測出的蝕刻量(蝕刻深度)。
如圖8所示，在本實施例中，隨著循環次數的增加，蝕刻量幾乎呈線性變化。由該圖可知，本實施例的氮化鉭膜的每個循環的蝕刻量例如為0.3nm/循環。
如上所述，本實施例的形成表面反應層404的第一工程和去除表面反應層404的第二工程均具有自飽和而結束的特性。由此，在本實施例中，在對預先形成了具有電路圖案的膜結構的晶圓2進行蝕刻時，1個循環結束時的氮化鉭膜402的表面的蝕刻量在晶圓2的面內方向和深度方向上的偏差變小，且能夠更接近均勻。
由於利用上述自飽和特性，即使供給至晶圓 2的自由基等反應性粒子的密度因為晶圓2的上表面的水平方向或深度方向上的位置而具有不同的分佈之情況下，也可以抑制蝕刻量變得比需要的更多或不足，並且減少了蝕刻量的偏差。此外，可以藉由增加或減少包括上述第一和第二工程的一個循環的重複次數來調整總蝕刻量，並且本實施例的該蝕刻量是每個循環的蝕刻量的次數倍或次數的總和。結果是，在本實施例中，與以往的連續電漿處理的蝕刻相比，能夠提高蝕刻處理的加工後的尺寸的控制性和處理的良率。
如上所述，根據本實施例可以提供用於蝕刻氮化鉭膜的各向同性原子層蝕刻技術，其在晶圓面內方向和圖案深度方向上具有高均勻性，並且可以在原子層級的高加工尺寸可控性下進行蝕刻加工。
在上述圖1的電漿處理裝置100中，紅外線燈62配置在包圍放電區域3的石英腔室12的外周的處理室1上方的真空容器的外部，但也可以配置在石英腔室12或真空容器的內部。此外，為了以易於理解本發明的方式詳細說明上述實施例，但是不限定於必需具備說明的全部構成。
401:底層膜
402:氮化鉭膜
403:活性種
404:表面反應層
405:紅外光
406:反應生成物

Claims (5)

  1. 一種蝕刻方法，係對配置在晶圓表面的含有氮化鉭的處理對象的膜層進行蝕刻的蝕刻方法，該蝕刻方法具備：對前述膜層的表面供給含氟和氫但不含氧的反應性粒子以在該膜層的表面形成以鉭-氟鍵或氮-氫鍵為主要成分並且具有自飽和特性的反應層的工程；及加熱前述膜層使前述反應層解吸的工程。
  2. 如請求項1之蝕刻方法，其中，前述含氟和氫但不含氧的反應性粒子，係由氟碳、氫和氮組成的氣體形成。
  3. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中，前述反應性粒子藉由使用含氟和氫但不含氧的氣體的電漿來形成。
  4. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中，以包含形成前述反應層的工程和解吸前述反應層的工程的多個工程作為一組循環並重複進行多次該循環。
  5. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中，在前述處理對象的前述膜層的上方配置有含碳的遮罩層。
TW111109154A 2021-04-22 2022-03-14 蝕刻方法 TWI812063B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
WOPCT/JP2021/016333 2021-04-22
PCT/JP2021/016333 WO2022224412A1 (ja) 2021-04-22 2021-04-22 エッチング方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202243001A TW202243001A (zh) 2022-11-01
TWI812063B true TWI812063B (zh) 2023-08-11

Family

ID=83722156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111109154A TWI812063B (zh) 2021-04-22 2022-03-14 蝕刻方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240047222A1 (zh)
JP (1) JPWO2022224412A1 (zh)
KR (1) KR20220146408A (zh)
CN (1) CN115516609A (zh)
TW (1) TWI812063B (zh)
WO (1) WO2022224412A1 (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201721751A (zh) * 2015-08-19 2017-06-16 蘭姆研究公司 鎢與其他金屬之原子層蝕刻
TW201826378A (zh) * 2016-09-09 2018-07-16 日商日立全球先端科技股份有限公司 蝕刻方法及蝕刻裝置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6939795B2 (en) 2002-09-23 2005-09-06 Texas Instruments Incorporated Selective dry etching of tantalum and tantalum nitride
US10566212B2 (en) * 2016-12-19 2020-02-18 Lam Research Corporation Designer atomic layer etching
CN111527583B (zh) * 2017-12-27 2023-10-20 玛特森技术公司 等离子体处理设备和方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201721751A (zh) * 2015-08-19 2017-06-16 蘭姆研究公司 鎢與其他金屬之原子層蝕刻
TW201826378A (zh) * 2016-09-09 2018-07-16 日商日立全球先端科技股份有限公司 蝕刻方法及蝕刻裝置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202243001A (zh) 2022-11-01
CN115516609A (zh) 2022-12-23
KR20220146408A (ko) 2022-11-01
US20240047222A1 (en) 2024-02-08
JPWO2022224412A1 (zh) 2022-10-27
WO2022224412A1 (ja) 2022-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10325781B2 (en) Etching method and etching apparatus
KR102386601B1 (ko) 플라스마 처리 방법 및 플라스마 처리 장치
US10418254B2 (en) Etching method and etching apparatus
KR102149244B1 (ko) 에칭 처리 방법 및 에칭 처리 장치
JP7311652B2 (ja) エッチング方法
TWI812063B (zh) 蝕刻方法
US11276579B2 (en) Substrate processing method and plasma processing apparatus
WO2023148797A1 (ja) エッチング方法
WO2023209982A1 (en) Etching method
TW202318507A (zh) 蝕刻方法和蝕刻設備
KR101066972B1 (ko) 플라즈마처리장치 및 플라즈마처리방법