等離子體處理方法和等離子體處理裝置的製作方法

2023-12-02 00:12:06

專利名稱：等離子體處理方法和等離子體處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用CF類氣體和COS氣體對氧化膜進行等離子體蝕刻的等離子體處理方法和存儲介質。
背景技術：
在半導體裝置的製造程序中，使用等離子體蝕刻用於形成圖案。對於氧化膜的等離子體蝕刻，在現有技術中使用CF類氣體作為蝕刻氣體。在這樣的氧化膜的等離子體蝕刻中，在專利文獻1公開有向CF類氣體添加羰基硫 (COS)氣體。最近，隨著氧化膜的孔圖案的蝕刻中孔徑的微小化，蝕刻後的孔形狀的控制變得更加重要，其中，彎曲是導致成品率減低的主要的原因，因此為了對其進行改善，開始使用添加羰基硫(COS)氣體的方法。現有技術文獻專利文獻1 日本特開平9-82688號公報

發明內容
本發明要解決的問題然而，在使用CF類氣體和COS氣體對氧化膜進行等離子體蝕刻的情況下，已知在蝕刻後的被處理基板上殘留有S的問題。在S的殘留濃度較高的情況下，具有危害健康的問題，因此，要求殘留S濃度為規定值以下，殘留S濃度的控制是非常重要的。本發明鑑於相關情況而完成，其課題為提供在使用CF類氣體和COS氣體對氧化膜進行等離子體蝕刻之後，能夠將在被處理基板上殘留的硫磺(S)的濃度控制為規定值以下的等離子體處理方法和存儲有用於實施這樣的等離子體處理方法的程序的存儲介質。為了解決上述課題，在本發明的第一觀點中，提供一種等離子體處理方法，其利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體，通過1個或2個以上的工序(通過1或2以上的步驟)，對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特徵在於，包括 以規定的處理方案對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻的工序；對殘留於以上述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)進行掌握的工序；以使得上述殘留S濃度為設定值以下的方式，對處理方案的COS氣體對CF類氣體流量的比(C0S/CF)進行調整的工序；和以調整C0S/CF而變更後的處理方案進行實際的等離子體蝕刻的工序。在本發明的第二觀點中，提供一種等離子體處理方法，其利用含有CF類氣體和 COS氣體的處理氣體，通過1個或2個以上的工序，對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕亥|J，其特徵在於，包括掌握等離子體蝕刻時的COS氣體流量對CF類氣體流量的比(COS/ CF)與殘留於等離子體蝕刻後的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)的關係的工序；在上述殘留S濃度不超過設定值的範圍內設定C0S/CF的工序；和以所設定的C0S/CF進行等離子體蝕刻的工序。在本發明的第三觀點中，提供一種等離子體處理方法，其利用含有CF類氣體和 COS氣體的處理氣體，通過1個或2個以上的工序，對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻，其特徵在於，包括以規定的處理方案對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻的工序；對在以上述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板殘留的硫磺(S)的濃度 (殘留S濃度)進行掌握的工序；以上述殘留S濃度為設定值以下的方式，對處理方案的COS 氣體對CF類氣體流量的比(C0S/CF)與利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體進行蝕刻的時間(蝕刻時間)的乘積((COS/CF) X蝕刻時間)進行調整的工序；和以調整(COS/ CF) X蝕刻時間而變更後的處理方案進行實際的等離子體蝕刻的工序。在本發明的第四觀點中，提供一種等離子體處理方法，其利用含有CF類氣體和 COS氣體的處理氣體，通過1個或2個以上的步驟，對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕亥|J，其特徵在於，包括對等離子體蝕刻時的COS 氣體流量對CF類氣體流量的比(C0S/CF) 與利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體進行蝕刻的時間(蝕刻時間)的乘積((COS/ CF) X蝕刻時間)，和殘留於等離子體蝕刻後的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)的關係進行掌握的工序；在上述殘留S濃度不超過設定值的範圍內設定(COS/CF) X蝕刻時間的工序；和以所設定的(COS/CF) X蝕刻時間進行等離子體蝕刻的工序。在本發明的第五觀點中，提供一種等離子體處理裝置，對腔室內的被處理基板進行等離子體處理，其特徵在於，包括腔室，在其中設置有基座和上部電極，該基座構成下部電極，被處理基板載置於該基座上，上部電極以與該基座相對且平行的方式設置；電源系統；將處理氣體供給至腔室內的處理氣體供給部；驅動系統；和對腔室進行排氣的排氣裝置，該等離子體處理裝置與控制部連接，並由控制部所控制，上述控制部控制上述等離子體處理裝置實施權利要求1至權利要求12中任一項上述的等離子體處理方法。在本發明的第六觀點中，提供一種存儲介質，存儲有在計算機上運行並用於控制等離子體處理裝置的程序，該存儲介質的特徵在於上述程序以在執行時實施上述第一觀點至第四觀點的任一項的等離子體處理方法的方式，使計算機控制上述等離子體處理裝置。發明效果根據本發明，本發明的發明者們基於初次發現的被處理基板中的殘留S濃度能夠通過C0S/CF進行控制的觀點，因為對在以上述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板的殘留S濃度進行掌握，並以上述殘留S濃度為設定值以下的方式，對處理方案的 C0S/CF或(COS/CF) X蝕刻時間進行調整，進行實際的等離子體蝕刻，所以能夠將殘留濃度控制在規定值以下。另外，預先掌握C0S/CF或(COS/CF) X蝕刻時間與殘留S濃度的關係，在殘留S濃度不超過設定值的範圍內對C0S/CF或(COS/CF) X蝕刻時間進行設定，利用所設定的COS/ CF或(COS/CF) X蝕刻時間進行等離子體蝕刻，所以能夠將殘留S濃度控制在規定值以下。


圖1是表示用於實施本發明的等離子體處理方法的等離子體處理裝置的一個例子的概略截面圖。
圖2是示意性地表示適用於本發明的實施方式涉及的等離子體處理方法的半導體晶片的結構例的附圖。圖3是用於說明對晶片整個面的殘留S濃度進行測定的溶出評價的示意圖。 圖4表示C0S/CF與通過溶出評價求得的殘留S濃度的關係的圖。圖5是用於對能夠通過C0S/CF控制殘留S濃度的情況進行說明的示意圖。圖6是用於對測定實際氣化的S的濃度的衝擊集塵測定(impinger)評價進行說明的示意圖。圖7是表示C0S/CF與通過溶出評價和衝擊集塵測定評價求得的殘留S濃度的關係的附圖。圖8表示本發明的一個實施方式涉及的等離子體處理方法的流程圖。圖9表示本發明的其他的實施方式涉及的等離子體處理方法的流程圖。圖10表示本發明的另外其他的實施方式涉及的等離子體處理方法的流程圖。圖11表示本發明的另外其他的實施方式涉及的等離子體處理方法的流程圖。符號說明10 腔室16基座(下部電極)34上部電極50可變直流電源66處理氣體供給部88第一高頻電源90第二高頻電源100控制部102存儲部W半導體晶片(被處理基板)
具體實施例方式
以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行具體說明。圖1是表示用於實施本發明的等離子體處理方法的等離子體處理裝置的一個例子的概略截面圖。其中，本發明的等離子體處理方法的實施所使用的裝置並不限於圖1的
直O該等離子體處理裝置1被構成為電容耦合型的平行平板等離子體蝕刻裝置，例如具有由表面被陽極氧化處理過的鋁構成的大致圓筒狀的腔室(處理容器)10。該腔室10安全接地。在腔室10的底部，隔著由陶瓷等構成的絕緣片12，配置有圓柱狀的基座支撐臺 14，在該基座支撐臺14上例如設置有由鋁構成的基座16。基座16構成下部電極，在其上載置有半導體晶片W，即具有作為蝕刻對象的氧化膜(SiO2膜)的被處理基板。在基座16的上表面設置有靜電卡盤18，通過靜電力對半導體晶片W進行吸附保持。該靜電卡盤18具有由一對絕緣層或絕緣片夾持由導電膜構成的電極20的結構，電極 20與直流電源22電連接。然後，半導體晶片W通過由來自直流電源22的直流電壓產生的庫侖力等的靜電力，被吸附保持於靜電卡盤18。在靜電卡盤18 (半導體晶片W)的周圍的基座16的上表面，配置有用於使蝕刻的均勻性提高的例如由矽構成的導電性的集中環(修正環)24。在基座16和基座支撐臺14 的側面例如設置有由石英構成的圓筒狀的內壁部件26。在基座支撐臺14的內部；例如在圓周上設置有製冷劑室28。該製冷劑室，通過在外部設置的未圖示的冷卻裝置(chiller unit)經由配管30a、30b循環供給有規定溫度的製冷劑例如冷卻水，通過製冷劑的溫度能夠對基座上的半導體晶片W的處理溫度進行控制。進而，來自未圖示的導熱氣體供給機構的導熱氣體例如He氣經由氣體供給管線 32，被供給到靜電卡盤18的上表面與半導體晶片W的背面之間。在下部電極即基座16的上方，以與基座16相對的方式、平行地設置有上部電極 34。於是，上部和下部電極34、16之間的空間成為等離子體生成空間。上部電極34與下部電極即基座16上的半導體晶片W相對，形成與等離子體生成空間相接的面即相對面。
該上部電極34隔著絕緣性遮蔽部件42，被支撐於腔室10的上部，包括構成基座 16的相對面且具有多個排出孔37的電極板36 ；和可裝卸地支撐該電極板36，並由導電性材料例如鋁構成的水冷結構的電極支撐體38。電極板36優選焦耳熱較少的低電阻的導電體或半導體，還有，如後述的方式根據強化抗蝕劑的觀點，優選含有矽。根據這種觀點，電極板36優選由矽或SiC構成。在電極支撐體38的內部設置有氣體擴散室40，從該氣體擴散室40向下方延伸有多個與排出孔37連通的氣體流通孔41。在電極支撐體38形成有向氣體擴散室40引導處理氣體的氣體導入口 62，該氣體導入口 62與氣體供給管64連接，並經由該氣體供給管64供給來自處理氣體供給部66的處理氣體。在本實施方式中，作為處理氣體使用C4F6氣體、CF4氣體等的CF類氣體和COS氣體，其他按照需要使用Ar氣體或O2氣體等其他的氣體。在處理氣體供給部66存在各處理氣體供給源，從這些供給源經由各自的配管向氣體供給管64供給各處理氣體。在供給各處理氣體的配管，設置有質量流量控制器(MFC)等的流量控制器和閥。而且，處理氣體，從處理氣體供給部66經由氣體供給管64到達氣體擴散室40，經由氣體流通孔41和氣體排出孔 37，噴淋狀地排出到等離子體生成空間。即，上部電極34作為用於供給處理氣體的噴淋頭髮揮功能。上述上部電極34經由低通濾波器(LPF) 46a與可變直流電源50電連接。可變直流電源50可以是雙極電源。該可變直流電源50通過導通/斷開開關52能夠導通/斷開
{共 ο低通濾波器(LPF)46a是用於對來自後述的第一和第二的高頻電源的高頻進行截留，優選由LR濾波器或LC濾波器構成。以從腔室10的側壁向上部電極34的高度位置的更上方延伸的方式，設置有圓筒狀的接地導體10a。下部電極即基座16經由第一匹配器87，與第一高頻電源88電連接。第一高頻電源88輸出27 IOOMHz的頻率例如40MHz的的高頻電力。第一匹配器87使負載阻抗與第一高頻電源88的內部(或輸出)阻抗匹配，因此，以在腔室10內生成有等離子體時第一高頻電源88的輸出阻抗與負載阻抗大體一致的方式發揮功能。
另外，下部電極即基座16經由第二匹配器89，與第二高頻電源90電連接。通過從該第二高頻電源90向下部電極即基座16供給高頻電力，半導體晶片W被施加有高頻偏壓， 由此離子被引入到半導體晶片W。第二高頻電源90輸出400kHz 20MHz範圍內的頻率例如13MHz的高頻電力。第二匹配器89使負載阻抗與第二高頻電源90的內部(或輸出)阻抗匹配，因此，以在腔室10內生成有等離子體時第二高頻電源90的內部阻抗與包含腔室10 內的等離子體的負載阻抗大體一致的方式發揮功能。在腔室10的底部設置有排氣口 80，該排氣口 80經由排氣管82與排氣裝置84連接。排氣裝置84具有渦輪分子泵等的真空泵，能夠將腔室10內減壓至所期望的真空度。另外，在腔室10的側壁設置有半導體晶片W的搬入搬出口 85，該搬入搬出口 85通過門閥86 能夠打開和關閉。另外，沿腔室10的內壁，可裝卸地設置有用於防止蝕刻副產物(沉積物) 附著到腔室10的沉積物保護件11。即，沉積物保護件11構成腔室壁。另外，沉積物保護件11也設置在內部部件26的外周。在腔室10的底部的腔室壁側的沉積物保護件11和內壁部件26側的沉積物保護件11之間設置有排氣板83。作為沉積物保護件11和排氣板83 能夠適合使用在鋁材料覆蓋有Y2O3等的陶瓷的材料。在沉積物保護件11的構成腔室內壁的部分的與晶片W大致相同高度的部分，設置有與地面直流連接的導電性部件(GND模塊)91，由此發揮防止異常放電的效果。等離子體蝕刻裝置的各構成部例如電源系統和氣體供給系統、驅動系統，還有第一高頻電源88、第二高頻電源90、匹配器87、89、直流電源50等，與含有微處理器(計算機) 的控制部(整體控制裝置)100連接並被該控制部所控制。另外，在控制部100上連接有 供操作員為管理等離子體蝕刻裝置而進行命令輸入操作等的鍵盤以及將等離子體蝕刻裝置的運轉狀況可視化表示的、由顯示器等構成的用戶接口 101。另外，在控制部100連接有存儲部102，其容納有用於通過控制部100的控制來實現在等離子體處理裝置進行的各種處理的控制程序；和用於按照處理條件在等離子體蝕刻裝置的各結構部進行處理的程序即處理方案。處理方案存儲於存儲部102中的存儲介質。存儲介質可以是硬碟或半導體存儲器，也可以是CDR0M、DVD、快閃記憶體存儲器等可攜式的介質。另外，也可以從其他的裝置例如通過專用線路適當地傳送方案。而且，根據需要，按照來自用戶操作界面101的指示等從存儲部102調出任意的處理方案並通過控制部100對其進行實施，在控制部100的控制下，在等離子體蝕刻裝置進行所期望的處理。接著，對由這種方式構成的等離子體處理裝置實施的、本發明的一個實施方式涉及的等離子體處理方法進行說明。在本實施方式中，作為被處理體即半導體晶片W，作為一個例子能夠列舉如圖2所示的，在矽基體200上依次形成作為蝕刻對象的氧化膜(SiO2膜)201、下層抗蝕劑層202、 反射防止膜(BARC) 203、光致抗蝕劑膜204之後，通過光刻法在光致抗蝕劑膜204形成規定的圖案，並形成有用於蝕刻的開口部205的結構。根據圖2的狀態，首先，在以光致抗蝕劑膜204作為掩膜，對反射防止膜(BARC) 203 以及下層抗蝕劑層202進行蝕刻之後，以下層抗蝕劑層202作為掩膜，對蝕刻對象即氧化膜 (SiO2膜)201進行蝕刻。最初，使門閥86為打開狀態，經由搬入搬出口 85將圖2的狀態的半導體晶片W搬入腔室10內，並載置於基座16上。然後，通過排氣裝置84對腔室10內進行排氣，並從處理氣體供給源66以規定的流量向氣體擴散室40供給處理氣體，經由氣體流通孔41和氣體排出孔37向腔室10內進行供給，且通過供給高頻電力，通過處理氣體的等離子體進行直至下層抗蝕劑層202的蝕刻。接著，為了進行氧化膜(SiO2膜)201的蝕刻，由排氣裝置84對腔室 10內進行排氣，並從處理氣體供給源66以規定的流量向氣體擴散室40供給處理氣體，經由氣體流通孔41和氣體排出孔37向腔室10內供給，使其中的壓力為例如20mTorr(2. 66Pa 以下)的設定值。 作為處理氣體，使用作為主要蝕刻氣體的CF類氣體和作為添加氣體的COS氣體。 另外，根據需要，也可以使用Ar氣體或O2氣體等其他的氣體。在此，CF類氣體是含有C和 F的氣體。指CF4氣體、C4F6氣體、C4F8氣體、C5F8氣體、C3F8氣體、C6F6氣體、CH2F2氣體、CHF3 氣體等。在將處理氣體以規定流量向處理腔室10內導入的狀態下，從第一高頻電源88向下部電極即基座16施加27 IOOMHz的頻率，例如40MHz的較高的頻率的等離子體生成用的高頻電力，且從第二高頻電源90施加400kHz 20MHz的頻率例如13MHz的等離子體生成用的比高頻電力低的頻率的離子引入用的高頻電力作為高頻偏壓，還有，按照需要從可變直流電源50施加負的直流電壓，使處理氣體等離子體化，對半導體晶片W的氧化膜(SiO2 膜)201進行等離子體蝕刻。在高頻偏壓僅以第一高頻電源88的自偏壓即足夠的情況下， 並不一定需要來自第二高頻電源90的電力供給。在等離子體生成時，通過從直流電源22 向靜電卡盤18的電極20施加直流電壓，由此晶片W被固定於靜電卡盤18。而且，從在上部電極34的電極板36形成的氣體排出孔37排出的處理氣體，在由高頻電力生成的上部電極34和下部電極即基座16之間的輝光放電中等離子體化，並通過由該等離子體生成的離子或原子團對氧化膜(SiO2膜)201進行等離子體蝕刻。此時的蝕亥IJ，通常，通過在主蝕刻和主蝕刻結束之後的過蝕刻下改變條件進行的多工序進行。當然， 也可以單工序執行。在該蝕刻時，對作為主要的蝕刻氣體CF類氣體添加COS氣體，因此，能夠抑制蝕刻時的彎曲(bonding)。在展示具體例時，通過向C4F6/Ar/02的處理氣體添加COS，與未添加 COS的情況相比，能夠使彎曲⑶改善2nm。但是，在使用COS氣體作為處理氣體時，具有其分子中包含的硫磺(S)殘留於晶片的問題。S在殘留濃度較高時，具有危害健康的問題，TLV值(Threshould Limit Value 指勞動者一天8小時(一周48小時)即使重複暴露也沒有不良影響的大氣中的濃度)被規定為IOppm以下，因此，需要使S的殘留濃度為IOppm以下。但是，現在，對於殘留S濃度並未進行系統的研討，對哪個參數與S殘留濃度有關並未掌握。因此，本發明者們，對與晶片上的殘留S濃度有關的條件進行了研討。在此，如圖 3所示，使製造條件變化並進行蝕刻處理之後的晶片W浸入水中，對溶出有S的水溶液進行離子色譜(IC)分析，求出晶片整個面的殘留S濃度(溶出評價)。其結果是，如圖4所示， 殘留S濃度與COS氣體流量對CF類氣體流量的比(C0S/CF)之間具有較強關係，C0S/CF越大，殘留S變得越高，換而言之，確認殘留S濃度能夠通過C0S/CF進行控制。即，如圖5的圖像圖所示，單純地使COS氣體的流量變得越多，殘留S濃度變得越高，但是由於使CF流量增加時COS/CF降低，因此能夠使殘留S濃度的增加量降低。其中，圖4為，將腔室內壓力固定為20mT(2. 66Pa)，第一高頻電源和第二高頻電源的功率固定為1800/4500W，直流電壓固定為:-1150V, CF類氣體流量固定為:68sccm，使COS氣體流量變為0、6.8、13.6sccm(C0S/ CF = 0,10,20% )，進行60sec的蝕刻的結果。TLV值為物質的大氣中的濃度，因此，實際上能夠求得對殘留於晶片的S中的實際氣化的S的濃度進行測定的結果。如圖6所示，這樣能夠在專用FOUP設置蝕刻後的晶片， 並通過泵對FOUP內進行吸引，並使吸引的氣體溶解於水，通過對溶出的S進行IC分析的衝擊集塵測定評價，能夠進行掌握。通過溶出評價和衝擊集塵測定評價對殘留S濃度和COS/ CF的關係進行比較的結果，如圖7所示，兩者的趨勢相同，均確認COS/CF越大，殘留S變得越高。其中，圖7為將腔室內壓力固定為20mT(2. 66Pa)，第一高頻電源和第二高頻電源的功率固定為400/4500W，直流電壓固定為-1150V，CF類氣體流量固定為68sccm，使COS氣體流量變化，進行60seC的蝕刻的結果。

接著，表1表示在量產條件(條件1 5)實際進行蝕刻時的C0S/CF(% )、殘留S 濃度(PPm) ,COS流量X蝕刻時間、(COS/CF) X蝕刻時間。其中，表1的殘留S濃度為衝擊集塵測定評價的結果。另外，在條件1 5中以兩層表示的是，上層為主蝕刻，下層為過蝕刻。表 1
COS/CF (%)~「「殘留 S 濃度COS 流量X蝕刻(COS/CF) X蝕
(ppm)時間刻時間
1339^0 θ 51 26 5^6
2 3 4 7225608
3S218^5520900
28^6
4Τ38 6601248 10
58^232400548
Π如表1所示，當C0S/CF的值在13. 5%以下時，殘留S濃度為IOppm以下，但是在過蝕刻中C0S/CF的值是28. 6的較高的條件3中，殘留S濃度為18. 5ppm,超過TLV值。條件5 使條件3的過蝕刻時的C0S/CF的值降低至11%，殘留S濃度降低至3. 2ppm。因此，確認在量產水平下通過C0S/CF的值能夠控制殘留S濃度。另外，對於條件3以外，發現(COS/CF) X 蝕刻時間與殘留S濃度之間的關係，在COS/CF不是非常高的情況下，通過(COS/CF) X蝕刻時間，也能夠控制殘留S濃度。這樣，通過C0S/CF的值，能夠控制殘留S濃度，如圖8的流程圖所示的方式，能夠以作為處理氣體含有COS氣體的規定的處理方案(初始條件)進行等離子體蝕刻(STEPl)， 測定該時的殘留S濃度(STEP2)，以該殘留S濃度為設定值(典型的為TLV值)以下的方式對處理方案的COS/CF的值進行調整(STEP3)，通過對COS/CF的值進行調整後的處理方案進行實際的蝕刻(STEP4)。具體而言，當初始條件中的殘留S濃度超過規定值(典型的為TLV值)時，能夠使處理方案的C0S/CF降低，以該變更後的處理方案進行實際的蝕刻。為了使C0S/CF降低，可以減少COS氣體流量或增加CF氣體流量或採用這兩種方法。此時，在能夠得到作為COS添加目的的抑制彎曲的效果的範圍內，需要對COS氣體流量、CF氣體流量進行調整。另外，在通過變更後的處理方案進行過蝕刻之後，再次測定殘留S濃度，可以重複上述工序直至殘留S濃度為規定值以下。另外，當初始條件中的殘留S濃度為規定值以下時，根據殘留S濃度的觀點，不需要對C0S/CF進行控制。但是，根據抑制彎曲的觀點，可以在殘留S濃度的容許範 圍內使處理方案的C0S/CF增加，並以該變更後的處理方案進行蝕刻。另外，如圖9的流程圖所示的方式，也可以在每個基本的處理方案中，預先掌握 C0S/CF的值與殘留S濃度的關係(STEP11)，在殘留S濃度未超過設定值(典型的為TLV值) 的範圍內設定C0S/CF的值(STEP12)，以該設定的C0S/CF進行等離子體蝕刻(STEP13)。根據上述表1的結果，根據C0S/CF在13. 5%以下，更加重視安全性的觀點，可以說優選10% 以下。其中，該值根據基本的方案稍微不同，還有，即使C0S/CF再變高一些也有可能是容許的。根據抑制彎曲的觀點，優選以在預先掌握的容許的C0S/CF的範圍內得到能夠抑制彎曲的所期望的COS氣體流量的方式，對COS氣體流量和CF氣體流量進行調整。不使用上述殘留S濃度與C0S/CF的關係，而使用殘留S濃度與(COS/CF) X蝕刻時間的關係，如圖10的流程圖所示的方式，也可以以含有COS氣體作為處理氣體的規定的處理方案(初始條件)進行蝕刻(STEP21)，測定此時的殘留S濃度(STEP22)，以該殘留S 濃度為設定值(典型的為TLV值)以下的方式對處理方案的(COS/CF) X蝕刻時間進行調整(STEP23)，以對(COS/CF) X蝕刻時間進行調整後的處理方案進行實際的蝕刻(STEP24)。具體而言，當初始條件中的殘留S濃度超過規定值(典型的為TLV值)時，能夠使處理方案的(COS/CF) X蝕刻時間的值降低，並以該變更後的處理方案進行實際的蝕刻。為了使(COS/CF) X蝕刻時間的值降低，可以進行減少COS氣體流量、增加CF氣體流量以及使蝕刻時間變短的任一種以上的方法。另外，當初始條件中的殘留S濃度為設定值以下時，根據殘留S濃度的觀點不需要對(COS/CF) X蝕刻時間進行控制，但根據抑制彎曲的觀點想要增加COS氣體流量時，在殘留S濃度為容許值的範圍內使處理方案的(COS/CF) X蝕刻時間增加，以該變更後的處理方案進行蝕刻。另外，如圖11的流程圖所示的方式，也可以在每個基本的處理方案中，預先掌握殘留S濃度與(C0S/CF)X蝕刻時間的關係(STEP31)，在殘留S濃度未超過設定值(典型的為TLV值)的範圍內設定(COS/CF) X蝕刻時間的值(STEP32)，以該條件進行蝕刻 (STEP33)。另外，在晶片上殘留的S，可以利用氧等離子體進行處理而除去。可是，對每個晶片進行氧等離子體處理時，平均一枚晶片需要施加IOsec以上的處理時間，因此這是不現實的。因此，本發明提案這樣的不經由附加的工序而使殘留S濃度為基準值以下的方法。另外，本發明並不限定於上述實施方式，可以進行各種變形。例如，在上述實施方式中，作為實施本發明的裝置公開有向下部電極施加頻率不同的兩個高頻電力的裝置，但並不限於此，也可以向下部電極施加等離子體生成用的 一個高頻電力，也可以將高頻電力施加到上部電極，也可以向上部電極施加等離子體生成用的高頻電力，向下部電極施加偏壓用的高頻電力。另外，作為蝕刻對象的氧化膜，除了 SiO2之外，也能夠適用TEOS或BPSG 等其他的氧化膜。還有，並不一定向上部電極施加直流電壓。另外，在上述實施方式中使用半導體晶片作為被處理基板，但本發明在原理上，被處理基板並不限於半導體晶片，也可以是FPD (平板顯示器)等其他的基板。
權利要求
1.一種等離子體處理方法，其利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體，通過1個或 2個以上的工序，對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特徵在於，包括以規定的處理方案對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻的工序； 對殘留於以所述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)進行掌握的工序；以使得所述殘留S濃度為設定值以下的方式，對處理方案的COS氣體對CF類氣體流量的比(C0S/CF)進行調整的工序；和以調整C0S/CF而變更後的處理方案進行實際的等離子體蝕刻的工序。
2.如權利要求1所述的等離子體處理方法，其特徵在於當以所述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板的殘留S濃度超過設定值時，使處理方案的C0S/CF降低，以降低該C0S/CF而變更後的處理方案進行實際的蝕刻。
3.如權利要求2所述的等離子體處理方法，其特徵在於通過減少COS氣體流量，或增加CF氣體流量，或採用這兩種方法，使C0S/CF降低。
4.如權利要求2或權利要求3所述的等離子體處理方法，其特徵在於在以所述變更後的處理方案進行蝕刻後，再次測定殘留S濃度，並重複這一工序直至殘留S濃度為規定值以下。
5.如權利要求1所述的等離子體處理方法，其特徵在於當以所述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板的殘留S濃度為設定值以下時，在殘留S濃度的容許範圍內使處理方案的C0S/CF增加，以增加該C0S/CF而變更後的處理方案進行實際的蝕刻。
6.一種等離子體處理方法，其利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體，通過1個或 2個以上的工序，對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特徵在於，包括掌握等離子體蝕刻時的COS氣體流量對CF類氣體流量的比(C0S/CF)與殘留於等離子體蝕刻後的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)的關係的工序； 在所述殘留S濃度不超過設定值的範圍內設定C0S/CF的工序；和以所設定的C0S/CF進行等離子體蝕刻的工序。
7.一種等離子體處理方法，其利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體，通過1個或 2個以上的工序，對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特徵在於，包括以規定的處理方案對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻的工序； 對在以所述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板殘留的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)進行掌握的工序；以使得所述殘留S濃度為設定值以下的方式，對處理方案的COS氣體對CF類氣體流量的比(C0S/CF)與利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體進行蝕刻的時間(蝕刻時間) 的乘積((COS/CF) X蝕刻時間)進行調整的工序；和以調整(COS/CF) X蝕刻時間而變更後的處理方案進行實際的等離子體蝕刻的工序。
8.如權利要求7所述的等離子體處理方法，其特徵在於當以所述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板的殘留S濃度超過設定值時，使處理方案的(COS/CF) X蝕刻時間降低，以降低該(COS/CF) X蝕刻時間而變更後的處理方案進行實際的蝕刻。
9.如權利要求8所述的等離子體處理方法，其特徵在於通過減少COS氣體流量、增加CF氣體流量和使蝕刻時間變短的方法中的一種以上的方法，使(COS/CF) X蝕刻時間降低。
10.如權利要求7所述的等離子體處理方法，其特徵在於當以所述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板的殘留S濃度為設定值以下時，在殘留S濃度的容許範圍內使處理方案的(COS/CF) X蝕刻時間增加，以增加該 (COS/CF) X蝕刻時間而變更後的處理方案進行實際的蝕刻。
11.一種等離子體處理方法，其利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體，通過1個或 2個以上的步驟，對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特徵在於，包括對等離子體蝕刻時的COS氣體流量對CF類氣體流量的比(COS/CF)與利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體進行蝕刻的時間(蝕刻時間)的乘積((COS/CF) X蝕刻時間)， 和殘留於等離子體蝕刻後的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)的關係進行掌握的工序；在所述殘留S濃度不超過設定值的範圍內設定(COS/CF) X蝕刻時間的工序；和以所設定的(COS/CF) X蝕刻時間進行等離子體蝕刻的工序。
12.如權利要求1 11中任一項所述的等離子體處理方法，其特徵在於所述殘留S濃度的設定值為TLV值。
13.一種等離子體處理裝置，對腔室內的被處理基板進行等離子體處理，其特徵在於， 包括腔室，在其中設置有基座和上部電極，該基座構成下部電極，被處理基板載置於該基座上，上部電極以與該基座相對且平行的方式設置；電源系統；將處理氣體供給至腔室內的處理氣體供給部；驅動系統；和 對腔室進行排氣的排氣裝置，該等離子體處理裝置與控制部連接，並由控制部所控制，所述控制部控制所述等離子體處理裝置實施權利要求1至權利要求12中任一項所述的等離子體處理方法。
全文摘要
本發明提供一種等離子體處理方法和等離子體處理裝置，利用含有CF類氣體和COS氣體的處理氣體，通過1個或2個以上的工序，對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法包括以規定的處理方案對被處理基板的氧化膜進行等離子體蝕刻的工序；對殘留於以上述規定的處理方案進行等離子體蝕刻後的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)進行掌握的工序；以使得上述殘留S濃度為設定值以下的方式，對處理方案的COS氣體對CF類氣體流量的比(COS/CF)進行調整的工序；和以調整COS/CF而變更後的處理方案進行實際的等離子體蝕刻的工序。
文檔編號H01L21/311GK102347231SQ20111021280
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月26日 優先權日2010年7月26日
發明者土橋和也, 李誠泰 申請人:東京毅力科創株式會社