蚀刻处理方法以及蚀刻处理装置制造方法及图纸

在氧化膜的各向同性干式蚀刻中兼顾异物污染产生和蚀刻量的高精度控制。通过处理对象的表面重整工序和膜除去的工序对氧化膜进行蚀刻，处理对象的表面重整工序将包含第一步骤、第二步骤和第三步骤的多个步骤作为步骤集合重复多次，第一步骤将包含氟化氢的气体导入到处理室对氧化膜的表面提供氟化氢，第二步骤将处理室内部真空排气除去氟化氢，第三步骤将包含氮化氢的气体导入到处理室内对氧化膜的表面提供氮化氢，在该膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层，膜除去的工序将形成于处理对象的膜层的表面的化合物的层除去。通过防止氟化氢气体与氮化氢气体混合，能抑制异物污染产生，并能通过氟化氢气体、氮化氢气体照射的重复次数控制蚀刻量。

Etching treatment method and etching treatment device

【技术实现步骤摘要】
蚀刻处理方法以及蚀刻处理装置
本专利技术涉及蚀刻处理方法以及蚀刻处理装置。
技术介绍
在半导体器件的领域中，由于对低消耗电力化和存储容量增大的要求而推进进一步的微细化以及器件结构的三维化。在三维结构的器件的制造中，由于与二维结构的器件相比，结构立体且复杂，因此对现有的晶片面除了大量使用在垂直方向上进行蚀刻的“垂直性(各向异性)蚀刻”以外，还大量使用在横向上也能进行蚀刻的“各向同性蚀刻”。过去，各向同性的蚀刻通过利用了药水的湿式处理进行，但由于微细化的进展，药水的表面张力所引起的图案塌陷、微细的间隙的蚀刻残渣的问题正明显化。因此，在各向同性蚀刻中，从现有的利用了药水的湿式处理向不使用药水的干式处理进行置换的倾向在增强。专利文献1公开一种基板处理方法，作为干式蚀刻的一例，使HF气体的分子吸附到残存于实施了氧化膜除去处理的晶片W的槽的角落部的角落部SiO2层，将剩余的HF气体排出，向HF气体的分子所吸附的角落部SiO2层提供NH3气体，使角落部SiO2层、HF气体以及NH3气体发生反应来生成AFS，使AFS升华来将其除去。现有技术文献专利文献专利文献1：JP特开2017-92144号公报然而，今后例如在下一代3D-NAND闪速存储器的层叠膜加工或Fin型FET的栅极周围的加工中，虽然预想谋求对多晶硅膜或硅氮化膜按照高选择且各向同性的方式以原子层级别的控制性来蚀刻氧化膜的技术，但在专利文献1的技术中有可能不能应对。另外，根据专利文献1的技术，处理中还有可能有晶片的异物污染。
技术实现思路
本专利技术鉴于相关的现有技术的问题点而提出，目的在于，提供能兼顾异物污染的抑制和蚀刻量的高精度控制的蚀刻处理方法以及蚀刻装置。为了解决上述课题，代表性的本专利技术的蚀刻处理方法之一通过如下方案达成，该方法对配置于真空容器内部的处理室内且由包含硅的构件构成的处理对象的膜层进行蚀刻处理，其特征在于，具备：膜形成的工序，其将第1步骤、第2步骤和第3步骤作为1组步骤集合，并将所述步骤集合重复进行多次，其中，在所述第1步骤中，将至少包含氟化氢的气体导入到所述处理室内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，在所述第2步骤中，将所述处理室内部排气来除去所述包含氟化氢的气体，在所述第3步骤中，对所述处理对象的膜层的表面提供氮化氢分子来在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层；和膜除去的工序，在所述膜形成的工序后，将形成于所述处理对象的膜层的表面的所述化合物的层除去。代表性的本专利技术的蚀刻处理装置之一通过如下方案而达成，该蚀刻处理装置具备：在内部载置由包含硅的构件构成的处理对象的真空容器；对所述真空容器内提供氟化氢气体的第1气体源；对所述真空容器内提供氮化氢气体的第2气体源；进行所述真空容器内的排气的排气装置；对所述处理对象进行加热的加热装置；和控制部，所述控制部进行如下控制：将步骤集合重复进行多次，其中，在该步骤集合中，从所述第1气体源将氟化氢气体导入到所述真空容器内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，通过所述排气装置将所述真空容器内部排气来除去所述氟化氢气体，从所述第2气体源将氮化氢气体导入到所述真空容器内来在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层，进而，通过所述加热装置对所述处理对象进行加热来除去形成于所述膜层的表面的所述化合物的层。代表性的本专利技术的蚀刻处理装置之一通过如下方案达成，该蚀刻处理装置具备：在内部载置由包含硅的构件构成的处理对象的真空容器；对所述真空容器内提供氟化氢气体的第1气体源；对所述真空容器内提供N2气体和H2气体的第2气体源；在所述真空容器内产生等离子的等离子装置；进行所述真空容器内的排气的排气装置；对所述处理对象进行加热的加热装置；和控制部，所述控制部进行如下控制：将步骤集合重复进行多次，在该步骤集合中，从所述第1气体源将氟化氢气体导入到所述真空容器内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，通过所述排气装置将所述真空容器内部排气来除去所述氟化氢气体，从所述第2气体源将N2气体和H2气体导入到所述真空容器内，通过所述等离子装置在所述真空容器内产生等离子来生成NH3分子，在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层，进而，通过所述加热装置对所述处理对象进行加热来除去形成于所述膜层的表面的所述化合物的层。专利技术效果根据本专利技术，能在氧化膜的各向同性干式蚀刻中兼顾异物产生的抑制和蚀刻量的高精度控制。上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明而得以明确。附图说明图1是参考例的通过同时提供氟化氢和氮化氢来蚀刻氧化膜的工序的概略图。图2是在图1所示的蚀刻处理方法中表示蚀刻量的气体照射时间依赖性的图，在纵轴取蚀刻量，在横轴取气体照射时间来表示。图3是参考例的通过单独提供氟化氢和氮化氢来蚀刻氧化膜的工序的概要图。图4是在图3所示的蚀刻处理方法中表示蚀刻量的气体照射时间依赖性的图，在纵轴取蚀刻量，在横轴取气体照射时间来表示。图5是表示本专利技术的第一、二实施方式所涉及的蚀刻处理方法的处理次序的一例的概略图。图6是表示使用本专利技术的蚀刻手法的情况下的蚀刻量与气体照射的重复次数的关系的实验结果的图。图7是表示本专利技术的第一实施方式所涉及的蚀刻处理装置的概略的截面图。图8是表示本专利技术的第一实施方式所涉及的蚀刻处理方法的时序的图。图9是表示本专利技术的第二实施方式所涉及的蚀刻处理装置的概略的截面图。图10是表示本专利技术的第二实施方式的变形例所涉及的蚀刻处理方法的时序的图。附图标记的说明1氧化膜(SiO2)2重整层3处理室4晶片5晶片台11底部腔室12石英腔室13放电区域14调压单元15排气单元16真空排气配管20ICP线圈21高频电源22匹配机23簇射板24气体分散板25顶板26狭缝板27流路30电极板31DC电源38冷却器39冷媒的流路50质量流控制器51气体分配器52Ar气体53Ar气体54阀55排气装置60IR灯61反射板70热电偶71热电偶温度计72IR光透过窗73IR灯用电源74高频截止滤波器具体实施方式以下参考附图来说明本专利技术所涉及的实施方式。在此，在本说明书中说“除去气体”时，是指除去所投入的气体的70％以上，优选除去90％以上，更优选除去99％以上。首先，使用图1来说明作为参考例示出的氧化膜的各向同性干式蚀刻方法。作为一例，设想氧化膜1成膜在结晶性硅基板(晶片)上的膜结构。在本手法中，首先，在真空容器内等真空环境下，将氟化氢与氮化氢的混合气体照射到氧化膜1的表面，所吸附的氟化氢分子和氮化氢分子与氧化膜1的表面发生反应，形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻处理方法，对配置于真空容器内部的处理室内且由包含硅的构件构成的处理对象的膜层进行蚀刻处理，其特征在于，具备：/n膜形成的工序，其将第1步骤、第2步骤和第3步骤作为1组步骤集合，并将所述步骤集合重复进行多次，其中，在所述第1步骤中，将至少包含氟化氢的气体导入到所述处理室内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，在所述第2步骤中，将所述处理室内部排气来除去所述包含氟化氢的气体，在所述第3步骤中，对所述处理对象的膜层的表面提供氮化氢分子来在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层；和/n膜除去的工序，在所述膜形成的工序后，将形成于所述处理对象的膜层的表面的所述化合物的层除去。/n

【技术特征摘要】
20180628 JP 2018-1226581.一种蚀刻处理方法，对配置于真空容器内部的处理室内且由包含硅的构件构成的处理对象的膜层进行蚀刻处理，其特征在于，具备：
膜形成的工序，其将第1步骤、第2步骤和第3步骤作为1组步骤集合，并将所述步骤集合重复进行多次，其中，在所述第1步骤中，将至少包含氟化氢的气体导入到所述处理室内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，在所述第2步骤中，将所述处理室内部排气来除去所述包含氟化氢的气体，在所述第3步骤中，对所述处理对象的膜层的表面提供氮化氢分子来在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层；和
膜除去的工序，在所述膜形成的工序后，将形成于所述处理对象的膜层的表面的所述化合物的层除去。


2.根据权利要求1所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
所述第3步骤将包含氮化氢的气体导入到所述处理室内。


3.根据权利要求2所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
所述步骤集合具备：
排气步骤，在所述第1步骤开始前或所述第3步骤结束后将所述处理室内部排气来除去包含氮化氢的气体。


4.根据权利要求3所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
使所述第2步骤或所述排气步骤中的所述处理室的压力低于所述第1步骤以及所述第3步骤中的所述处理室的压力。


5.根据权利要求2～4中任一项所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
在所述至少包含氟化氢的气体停止向所述处理室内导入后且所述包含氮化氢的气体导入开始前实施所述第2步骤。


6.根据权利要求1所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
所述第3步骤包括将N2气体和H2气体导入到所述处理室内并生成等离子来生成NH3分子的步骤。


7.根据权利要求6所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
所述步骤集合具备：
排气步骤，在所述第1步骤开始前或所述第3步骤结束后将所述处理室内部排气来除去氮化氢气体。


8.根据权利要求7所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
使所述第2步骤或所述排气步骤中的所述处理室的压力低于所述第1步骤以及所述第3步骤中的所述处理室的压力。


9.根据权利要求6～8中任一项所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
在所述至少包含氟化氢的气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：三好信哉，小林浩之，篠田和典，川村刚平，大隈一畅，高妻丰，伊泽胜，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本;JP