[發明專利]等離子體處理方法以及等離子體處理裝置

有效

• 申請號: 201310330382.X
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN104103486A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 武藤悟;小野哲郎;大越康雄;永德宏文
• 申請（專利權）人: 株式會社日立高新技術
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 許海蘭

技術領域

本發明涉及半導體元件的等離子體處理方法以及等離子體處理裝置，特別涉及為了等離子體處理的高精度化而對等離子體進行脈沖調制的等離子體處理方法以及等離子體處理裝置。

背景技術

伴隨半導體元件的微細化，被稱為Fin?Field?Effect?Transistor（以下，稱為Fin-FET）的三維構造的晶體管開始了量產化。與其對應地，在作為微細化的關鍵的干蝕刻技術中，要求進一步的微細化、高縱橫比以及以往的二維構造的晶體管中沒有的復雜形狀的高精度的蝕刻，需要突破技術。

另外，蝕刻中的縱橫比等加工形狀隨著時間變化，存在與其形狀對應的最佳的蝕刻條件，但在以往的大部分的蝕刻方法中，未根據形狀的變化改變條件。

作為在蝕刻中使條件變化的現有技術，例如，在專利文獻1中，公開有一種硅構造體的制造方法，具有：第1電力施加工序，該第1電力施加工序在使用交替導入蝕刻氣體和有機堆積物形成氣體而形成的等離子體對硅基板進行蝕刻的過程中，在從該蝕刻的開始時起規定時間內，使蝕刻氣體導入時的向基板的施加電力成為恒定；以及第2電力施加工序，該第2電力施加工序在經過了該規定時間之后，使蝕刻氣體導入時的向基板的施加電力隨著時間上升。

另外，在專利文獻2中，公開有將試樣11的蝕刻期間分成例如2個，在前半（幾十秒）期間中，進行使用了脈沖放電的高電子溫度的蝕刻（模式1），在后半（數秒～20秒）期間中，進行通常的低損傷蝕刻（模式2）。

【專利文獻1】日本特開2009-239054號公報

【專利文獻2】日本特開平2-312227號公報

發明內容

但是，例如，專利文獻1以被稱為micro?electro?mechanical?system（以下，稱為MEMS）的微小的機械加工為目的，所以無法應用于想要在尺寸精度也是幾微米的級別的控制中達到10nm等級的晶體管的柵加工。

另外，專利文獻2記載的技術以蝕刻速度的提高為目的，所以未考慮隨時間變化的精度、放電的穩定性即改變電力的范圍等。即，產生如下現象：如果使投入到等離子體的電力變化，則在某一值下，等離子體搖擺而變得不穩定，在某一值的前后，蝕刻速度等特性不連續地變化。其起因于伴隨投入電力的變化，等離子體密度變化而電磁波的傳導模式變化、或者等離子體中的電場分布變化。

另外，在蝕刻中使連續地施加的電力變化的技術中，以蝕刻速度等特性連續地變化某種程度為前提，如果不連續地變化，則控制變得困難，得不到期望的加工形狀。

本發明的目的在于提供一種對應于10nm等級的微細加工的蝕刻技術。進而，確保蝕刻的穩定性來實現再現性良好的微細加工。另外，本發明鑒于這些，提供一種等離子體處理方法以及等離子體處理裝置，隨著等離子體處理時間的經過，使等離子體的離解狀態逐漸地變化，從而能夠進行期望的等離子體處理。

本發明提供一種等離子體處理方法，是使用等離子體處理裝置的等離子體處理方法，所述等離子體處理裝置具備：對試樣進行等離子體處理的等離子體處理室、供給等離子體生成用的第一高頻電力的第一高頻電源以及對載置所述試樣的試樣臺供給第二高頻電力的第二高頻電源，所述等離子體處理方法的特征在于：通過第一脈沖對所述第一高頻電力進行調制，通過隨著等離子體處理時間的經過逐漸地控制所述第一脈沖的占空比，將等離子體的離解狀態控制為期望的離解狀態。

另外，本發明提供一種等離子體處理裝置，具備：對試樣進行等離子體處理的等離子體處理室、供給等離子體生成用的第一高頻電力的第一高頻電源、發生用于對所述第一高頻電力進行調制的第一脈沖的第一脈沖發生器、對載置所述試樣的試樣臺供給第二高頻電力的第二高頻電源以及發生用于對所述第二高頻電力進行調制的第二脈沖的第二脈沖發生器，所述等離子體處理裝置的特征在于還包括：第一ON/OFF信號發生器，發生控制所述第一高頻電源的ON和OFF的信號；以及第二ON/OFF信號發生器，發生控制所述第二高頻電源的ON和OFF的信號，在所述第一脈沖的ON期間時，在所述第一高頻電源從所述第一ON/OFF信號發生器接收到OFF信號的情況下，所述第一高頻電源停止第一高頻電力的供給。

根據本發明，隨著等離子體處理時間的經過，使等離子體的離解狀態逐漸地變化，從而能夠進行期望的等離子體處理。

附圖說明

圖1是示出用于實施本發明的等離子體處理方法的等離子體蝕刻裝置的一個例子的概略剖面圖。

圖2是示出電力控制部的框圖。

圖3是示出調制第一高頻電源的脈沖波形的圖。