[發明專利]等離子處理裝置

在審

• 申請號: 201980005152.1
• 申請日: 2019-08-05
• 公開（公告）號: CN112616320A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 森功;伊澤勝;安井尚輝;池田紀彥;山田一也
• 申請（專利權）人: 株式會社日立高新技術
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 柯瑞京

等離子處理裝置具備：對試樣進行等離子處理的處理室；供給用于生成等離子的高頻電力的第一高頻電源；載置所述試樣的試樣臺；以及向所述試樣臺供給高頻電力的第二高頻電源，等離子處理裝置還具備：直流電源，其將直流電壓施加給所述試樣臺，所述直流電壓通過周期性重復的波形而變化，一個周期的所述波形具有在給定時間變化給定量以上的振幅的期間。由此，能夠除去晶片表面的帶電粒子而得到垂直性高的溝道形狀，此外能夠降低溝道內部的并非蝕刻對象的膜的損壞。

技術領域

本發明涉及一種等離子處理裝置。

背景技術

在半導體器件的制造工序中，不斷要求對半導體裝置中包含的組件的微細化、集成化的對策。例如，在集成電路、納米機電系統中，進一步推進了構造物的納米級化。

通常，在半導體器件的制造工序中，為了成形微細圖案，使用了光刻技術。該技術是在抗蝕劑層上應用器件構造的圖案，將通過抗蝕劑層的圖案露出的基板選擇性地蝕刻除去的技術。在之后的處理工序中，如果在蝕刻區域內使其他材料沉積，則能夠形成集成電路。

因此，在半導體器件的制造中，等離子蝕刻處理裝置是不可缺少的。在等離子蝕刻處理中，通過在真空容器內部形成的電場等，使被供給到減壓到給定真空度的處理室內部的氣體等離子化。此時，在等離子內產生的反應性高的離子或自由基與處理對象物即晶片的表面物理地、化學地發生反應，由此來進行蝕刻。

在等離子蝕刻處理中，對晶片的載置臺施加高頻電壓被廣泛進行。若對經由電容器而連接了高頻電源的載置臺施加高頻電壓，則對在等離子和載置臺之間產生的護套(sheath)具有整流作用，因此，通過自偏置，載置臺在進行時間平均時成為負電壓。因此，正離子被加速，蝕刻快速地進行，并且能夠實現用于增加垂直性的各向異性蝕刻。并且，通過調整對載置臺施加的高頻電壓的振幅，能夠控制蝕刻速度、垂直性。

一般地，作為對晶片的載置臺施加的所述高頻電壓，使用正弦波，然而如專利文獻1公開的那樣，有時也使用矩形波來代替正弦波。從等離子流入載置臺的離子的能量通過在等離子和載置臺之間施加的電場來決定。若施加正弦波的高頻電壓，則所述電場緩慢變化，因而各種能量的離子流入到載置臺。但是，若施加矩形波的高頻電壓，則離子能量被明確區分為到能量和低能量，因此，蝕刻的控制變得容易。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-216608號公報

發明內容

-發明要解決的課題-

在等離子蝕刻處理中，因帶電粒子發生沖撞導致在晶片上成膜的電介質材料帶電。在等離子蝕刻處理中，大多如圖1所示那樣在晶片上形成溝道形狀，該情況下，一般期望溝道(Trench)的側壁相對于晶片表面而成為垂直。然而，若在溝道構造處施加高頻電壓，則有時會如圖1所示那樣溝道(Trench)的側壁帶電。這是由于，通過基于高頻電壓的負的自偏置，正離子垂直地入射到溝道(Trench)內，相比之下，電子或負離子的方向是隨機的，因此負的帶電粒子會更多地與側壁沖撞。其結果，如圖1所示那樣，向溝道(Trench)內飛來的離子(Ion)軌道彎曲地與側壁沖撞，側壁被蝕刻，因此，導致溝道(Trench)側壁的垂直性劣化。

此外，為了工序的方便，在溝道內的一部分還存在不應該被蝕刻的金屬層。例如當存在這樣的金屬層時，離子的軌道彎曲，離子會傾斜地入射到金屬層。于是，與離子垂直地入射的情況相比，金屬層容易被濺射，因此，金屬層的損壞增加，有時無法進行所期望的蝕刻。根據以上，在晶片表面除去帶電的帶電粒子是在進行高精度的蝕刻處理方面的課題。