[發(fā)明專(zhuān)利]等離子處理裝置以及利用其的樣品的處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880017600.5
• 申請(qǐng)日: 2018-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111492466A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田中慶一
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立高新技術(shù)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/26
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/26
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳秋明

為了能將晶片均勻加熱從而提高處理的吞吐量，樣品的處理方法多次重復(fù)包含如下工序的處理工序來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行處理：吸附工序，在導(dǎo)入了處理氣體的等離子產(chǎn)生室內(nèi)通過(guò)等離子產(chǎn)生單元產(chǎn)生了等離子的狀態(tài)下，在載置于與等離子產(chǎn)生室連接的處理室的內(nèi)部的樣品臺(tái)的樣品的表面形成反應(yīng)物的層；脫離工序，用配置于樣品室的外部的加熱用燈和設(shè)置于樣品臺(tái)的內(nèi)部的加熱器加熱樣品來(lái)使反應(yīng)物的層氣化，從而使反應(yīng)物的層從樣品的表面脫離；和冷卻工序，其將脫離工序中加熱的樣品冷卻，在吸附工序中，由控制部對(duì)加熱用燈和加熱器進(jìn)行前饋控制來(lái)將樣品設(shè)定為第一溫度狀態(tài)，在脫離工序中，在由控制部控制加熱用燈和加熱器來(lái)加熱樣品時(shí)，對(duì)加熱器進(jìn)行反饋控制來(lái)將樣品設(shè)定為第二溫度狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過(guò)等離子照射和被處理樣品的加熱來(lái)進(jìn)行蝕刻處理的等離子處理裝置以及利用其的樣品的處理方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件中，由于低消耗電力化、存儲(chǔ)容量增大的要求而推進(jìn)了進(jìn)一步的微細(xì)化以及器件結(jié)構(gòu)的三維化。在三維結(jié)構(gòu)的器件的制造中，伴隨將集成電路更加微細(xì)化而謀求形成有更高縱橫比的電路圖案。由此，除了在與現(xiàn)有的晶片面垂直方向上進(jìn)行蝕刻的“垂直性蝕刻”以外，還較多采用在橫向上也能蝕刻的“各向同性蝕刻”。過(guò)去，各向同性的蝕刻通過(guò)利用藥液的濕式處理進(jìn)行，但通過(guò)微細(xì)化的進(jìn)展，藥液的表面張力所引起的圖案坍塌、加工控制性的問(wèn)題正在表面化。由此，在各向同性蝕刻中，需要從現(xiàn)有的利用藥液的濕式處理置換成不用藥液的干式處理。

作為以干式處理高精度進(jìn)行各向同性蝕刻的方法，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，推進(jìn)了以原子層級(jí)的控制性形成圖案的加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)。作為這樣的以原子層級(jí)的控制性形成圖案的加工技術(shù)而開(kāi)發(fā)了ALE(Atomic Level Etching，原子層蝕刻)這樣的技法，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載了如下技術(shù)：在使蝕刻劑氣體吸附于被處理體的狀態(tài)下提供微波，來(lái)使稀有氣體(Ar氣體)的惰性氣體的低電子溫度的等離子產(chǎn)生，通過(guò)因該稀有氣體的活性化而產(chǎn)生的熱，使與蝕刻劑氣體耦合的被處理基體的構(gòu)成原子不切斷耦合地從被處理體分離，由此對(duì)被處理體以原子層級(jí)進(jìn)行蝕刻處理。

另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，作為以原子層級(jí)下的控制性進(jìn)行吸附、脫離的蝕刻方法，最初使在等離子生成的原子團(tuán)吸附于晶片上的被蝕刻層的表面，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成反應(yīng)層(吸附工序)，對(duì)晶片賦予熱能來(lái)使該反應(yīng)層脫離而除去(脫離工序)，之后將晶片冷卻(冷卻工序)。記載了通過(guò)循環(huán)重復(fù)該吸附工序、脫離工序、冷卻工序來(lái)進(jìn)行蝕刻的方法。

在該手法中，若在吸附工序中形成于表面的反應(yīng)層到達(dá)一定的厚度，反應(yīng)層就會(huì)阻礙原子團(tuán)到達(dá)被蝕刻層與反應(yīng)層的界面，因此反應(yīng)層的生長(zhǎng)急速減速。由此有如下優(yōu)點(diǎn)：在復(fù)雜的圖案形狀的內(nèi)部，即使原子團(tuán)的入射量中有偏差，也能通過(guò)適度設(shè)定充分的吸附時(shí)間來(lái)形成均勻的厚度的變質(zhì)層，能使蝕刻量不依賴于圖案形狀而均勻。

另外，由于能將每1循環(huán)的蝕刻量控制在數(shù)nm級(jí)以下，因此有能以數(shù)nm的尺寸精度調(diào)整加工量的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而，還有能利用在被蝕刻層的表面形成反應(yīng)層所需的原子團(tuán)種類(lèi)和蝕刻希望采取選擇比的(不希望削除的)膜的原子團(tuán)種類(lèi)不同這點(diǎn)來(lái)進(jìn)行高選擇的蝕刻的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)WO 2013/168509號(hào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：JP特開(kāi)2017-143186號(hào)公報(bào)

為了控制原子層級(jí)下的蝕刻，需要盡可能減小等離子給樣品的表面的損傷，并提高蝕刻量的控制精度。作為應(yīng)對(duì)其的方法，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1以及2記載的那樣，有如下方法：使蝕刻劑氣體化學(xué)吸附于被處理基體的表面，對(duì)其施加熱能來(lái)使被處理基體的表面層脫離。

但在專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的方法中，由于是用以微波活性化的低電子溫度的稀有氣體加熱被處理基體的表面的方式，因此在不能縮短被處理基體的加熱時(shí)間而提高處理的吞吐量的這一點(diǎn)上存在問(wèn)題。