專利名稱：等離子體處理裝置和等離子體處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造所采用的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。
背景技術(shù)：
以往，在半導(dǎo)體器件的制造領(lǐng)域中，采用使用等離子體來(lái)實(shí)施蝕刻、成膜等處理的方法。作為其中之一，公知有一種自形成在徑向線縫隙(radial line slot)板的縫隙將微波傳播到處理容器內(nèi)而生成等離子體的RLSA(Ra dial Line Slot Antenna)型的等離子體處理裝置(例如參照專利文獻(xiàn)1)。該RLSA型的等離子體處理裝置具有能夠均勻地形成高密度且低電子溫度的等離子體、從而能夠均勻且高速地對(duì)大型的半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行等離子體處理這樣的優(yōu)點(diǎn)。而且，作為等離子體處理的一例子，公知有一種使用HBr氣體來(lái)蝕刻基板表面的工藝。另外，作為另一種等離子體處理的一例子，公知有使用包括CF4氣體和CHF3氣體的處理氣體來(lái)蝕刻被形成在基板表面的SiN膜的工藝。在RLSA型的等離子體處理裝置中，通過(guò)配置在處理容器的頂面的電介質(zhì)向處理容器的內(nèi)部傳播微波。然后，被導(dǎo)入到處理容器中的處理氣體利用微波的能量而等離子化， 對(duì)基板表面進(jìn)行處理。通常，用于向處理容器中導(dǎo)入處理氣體的導(dǎo)入部例如配置在處理容器的側(cè)面。最近，除配置在處理容器的側(cè)面的導(dǎo)入部之外，還在處理容器的頂面設(shè)有處理氣體的導(dǎo)入部(例如參照專利文獻(xiàn)2)。另外，在專利文獻(xiàn)3中公開有一種平行平板型等離子體處理裝置。在該平行平板型的等離子體蝕刻裝置中，在處理容器內(nèi)設(shè)置一對(duì)平行的上部電極和下部電極，對(duì)下部電極施加高頻電、并在該下部電極上放置基板來(lái)進(jìn)行蝕刻。為了提高被蝕刻的基板的面內(nèi)的均勻性，上部電極被劃分為向基板中央供給處理氣體的中央?yún)^(qū)域和向基板周邊供給處理氣體的周邊區(qū)域。而且，對(duì)該中央?yún)^(qū)域和周邊區(qū)域的處理氣體的導(dǎo)入量之比進(jìn)行控制 (Radical Distribution Control :RDC)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2009-99807號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2008-251660號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2009-117477號(hào)公報(bào)在此，在專利文獻(xiàn)2所述的RLSA型的等離子體處理裝置中，通過(guò)使來(lái)自側(cè)面的導(dǎo)入部和頂面的導(dǎo)入部的處理氣體的導(dǎo)入量之比最佳化，謀求提高基板表面的等離子體處理的均勻性。而且，處理過(guò)程中維持該最佳化的導(dǎo)入量之比地進(jìn)行等離子體處理。但是，即便使處理氣體的導(dǎo)入量之比最佳化，基板的中心部和周邊部的蝕刻速率等也有所不同，難以使基板表面的等離子體處理均勻。另一方面，最近為了形成超微細(xì)圖案，要求正確地控制蝕刻的⑶(Critical Dimension 臨界尺寸)。因此，在掩模開口部、隔離件、柵極(gate)等需要嚴(yán)格的CD控制的工藝中，使用光學(xué)式檢查裝置測(cè)量蝕刻后的CD值，對(duì)有助于CD值的各種原因進(jìn)行了研究。 但是，能夠容易地控制蝕刻的CD的方法還尚未充分確立。另外，在專利文獻(xiàn)3所述的平行平板型的等離子體處理裝置中，利用在隔開40mm以內(nèi)的短距離的上部電極和下部電極之間生成的等離子體，等離子體的電子溫度在從上部電極到下部電極的區(qū)間內(nèi)都維持得較高。此外，共用氣體和添加氣體均被導(dǎo)入到上部電極， 因此，存在無(wú)法以多種方式控制共用氣體和添加氣體的離解這樣的課題。

發(fā)明內(nèi)容
采用本發(fā)明，提供一種等離子體處理裝置，其用于使被導(dǎo)入到處理容器中的處理氣體等離子化來(lái)處理基板，其中，該等離子體處理裝置包括中央導(dǎo)入部，其用于向收納在上述處理容器中的基板的中心部導(dǎo)入處理氣體；周邊導(dǎo)入部，其用于向收納在上述處理容器中的基板的周邊部導(dǎo)入處理氣體；分流器，其用于以向上述中央導(dǎo)入部和上述周邊導(dǎo)入部供給的處理氣體的流量比可變的方式調(diào)節(jié)向上述中央導(dǎo)入部和上述周邊導(dǎo)入部供給的處理氣體的流量比；控制部，其用于控制上述分流器，上述控制部在等離子體處理過(guò)程中控制上述分流器，使得來(lái)自上述中央導(dǎo)入部的處理氣體的導(dǎo)入量與來(lái)自上述周邊導(dǎo)入部的處理氣體的導(dǎo)入量之比發(fā)生變化。另外，采用本發(fā)明，提供一種等離子體處理方法，其用于使被導(dǎo)入到處理容器中的處理氣體等離子化來(lái)處理基板，其中，被導(dǎo)入到收納在上述處理容器中的基板的中心部的處理氣體的導(dǎo)入量與被導(dǎo)入到收納在上述處理容器中的基板的周邊部的處理氣體的導(dǎo)入量之比在等離子體處理過(guò)程中發(fā)生變化。另外，采用本發(fā)明，還提供一種等離子體處理裝置，其向處理容器中導(dǎo)入多種原料氣體混合而成的處理氣體，在處理容器內(nèi)使處理氣體等離子化來(lái)處理基板，其中，該等離子體處理裝置包括多個(gè)原料氣體供給部，其用于供給種類不同的原料氣體；控制部，其用于控制各原料氣體供給部的原料氣體的供給量。另外，采用本發(fā)明，還提供一種等離子體處理方法，其向處理容器中導(dǎo)入多種原料氣體混合而成的處理氣體，在處理容器內(nèi)使處理氣體等離子化來(lái)處理基板，其中，通過(guò)改變種類不同的原料氣體的混合比來(lái)控制CD。采用本發(fā)明，通過(guò)使向基板中心部的處理氣體導(dǎo)入量和向基板周邊部的處理氣體導(dǎo)入量之比在等離子體處理過(guò)程中發(fā)生變化，能夠減小基板中心部和周邊部的蝕刻速率等的偏差。因此，基板表面的等離子體處理的均勻性提高。另外，采用本發(fā)明，通過(guò)改變處理氣體中所含有的CF4氣體、CHF3氣體等原料氣體的供給量之比，能夠控制蝕刻的CD。另外，采用本發(fā)明，能夠容易地實(shí)施掩模開口部、隔離件、柵極等需要嚴(yán)格的CD控制的工藝。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。圖2是圖1中的X-X剖視圖，表示電介質(zhì)窗的下表面的狀態(tài)。圖3是在以往的等離子體處理裝置中導(dǎo)入處理氣體的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖4是在本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置中導(dǎo)入處理氣體的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。圖6是表示比較例1中的蝕刻速率分布的曲線圖。
圖7是表示比較例2中的蝕刻速率分布的曲線圖。圖8是表示比較例3中的蝕刻速率分布的曲線圖。圖9是表示實(shí)施例1中的蝕刻速率分布的曲線圖。圖10是表示實(shí)施例2中的、晶圓表面的SiN膜的蝕刻形狀的局部放大剖視圖。圖11是表示實(shí)施例3中的、減少晶圓中心部的處理氣體導(dǎo)入量、增多晶圓周邊部的處理氣體導(dǎo)入量的情況下的、晶圓表面的SiN膜的蝕刻形狀的局部放大圖。圖12是表示實(shí)施例3中的、增多晶圓中心部的處理氣體導(dǎo)入量、減少晶圓周邊部的處理氣體導(dǎo)入量的情況下的、晶圓表面的SiN膜的蝕刻形狀的局部放大圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明W、晶圓；1、等離子體處理裝置；2、處理容器；3、基座；4、外部電源；5、加熱器；10、 排氣裝置；16、電介質(zhì)窗；20、徑向線縫隙板；25、電介質(zhì)板；30、同軸波導(dǎo)管；31、內(nèi)部導(dǎo)體； 32、外部導(dǎo)體；35、微波供給裝置；36、矩形波導(dǎo)管；50、50’、氣體供給源；50a、Ar氣體供給部；50b、HBr氣體供給部；50c、O2氣體供給部；50，a、Ar氣體供給部；50，b、CF4氣體供給部；50’c、CHF3氣體供給部；51、分流器；52、53、供給路徑；55、中央導(dǎo)入部；56、周邊導(dǎo)入部； 57、噴射部件；61、噴射環(huán)；65、控制部。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式的一例子。另外，在本說(shuō)明書和附圖中，對(duì)實(shí)質(zhì)上相同的構(gòu)成要件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，從而省略重復(fù)說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置1包括圓筒形狀的處理容器2。處理容器2的上部開口，底部被堵塞。處理容器2例如由鋁構(gòu)成，電接地。處理容器2的內(nèi)壁面例如由氧化鋁等保護(hù)膜覆蓋。在處理容器2內(nèi)的底部設(shè)有作為載置臺(tái)的基座3，該基座3用于載置基板例如半導(dǎo)體晶圓(以下稱作晶圓)W?；?例如由鋁構(gòu)成，在基座3的內(nèi)部設(shè)有通過(guò)自外部電源4 供電而發(fā)熱的加熱器5。利用加熱器5，能夠?qū)⒒?上的晶圓W加熱到規(guī)定溫度。在處理容器2的底部連接有排氣管11，該排氣管11用于利用真空泵等排氣裝置 10排出處理容器2內(nèi)的氣氛氣體。在處理容器2的上部，隔著用于確保氣密性的0型密封圈等密封材料15設(shè)有例如由石英等電介質(zhì)材料構(gòu)成的電介質(zhì)窗16。如圖2所示，電介質(zhì)窗16為大致圓盤形狀。作為電介質(zhì)窗16的材料，也可以替代石英而使用其他的電介質(zhì)材料、例如A1203、A1N等陶瓷。在電介質(zhì)窗16的上方設(shè)有平面狀的縫隙板、例如圓板狀的徑向線縫隙板20。徑向線縫隙板20由具有導(dǎo)電性的材質(zhì)、例如用Ag、Au等鍍、涂敷而成的銅的薄圓板構(gòu)成。在徑向線縫隙板20上，多個(gè)縫隙21以同心圓狀呈多列地配置。在徑向線縫隙板20的上表面配置有用于縮短微波的波長(zhǎng)的電介質(zhì)板25。電介質(zhì)板25例如由Al2O3等電介質(zhì)材料構(gòu)成。作為電介質(zhì)板25的材料，也可以替代Al2O3而使用其他的電介質(zhì)材料、例如石英、AlN等陶瓷。電介質(zhì)板25被導(dǎo)電性的罩沈覆蓋。在罩沈中設(shè)有圓環(huán)狀的熱介質(zhì)流路27，利用在該熱介質(zhì)流路27中流動(dòng)的熱介質(zhì)將罩沈和電介質(zhì)窗 16維持在規(guī)定溫度。在罩沈的中央連接有同軸波導(dǎo)管30。同軸波導(dǎo)管30由內(nèi)部導(dǎo)體31和外部導(dǎo)體
632構(gòu)成。內(nèi)部導(dǎo)體31貫穿電介質(zhì)板25的中央而連接于上述徑向線縫隙板20的上部中央。 形成在徑向線縫隙板20的多個(gè)縫隙21均配置在以內(nèi)部導(dǎo)體31為中心的多個(gè)圓周上。同軸波導(dǎo)管30經(jīng)由矩形波導(dǎo)管36和模式轉(zhuǎn)換器37連接有微波供給裝置35。在微波供給裝置35中產(chǎn)生的、例如2. 45GHz的微波經(jīng)由矩形波導(dǎo)管36、模式轉(zhuǎn)換器37、同軸波導(dǎo)管30、電介質(zhì)板25、徑向線縫隙板20放射到電介質(zhì)窗16。于是，利用微波在電介質(zhì)窗 16的下表面形成電場(chǎng)，在處理容器2內(nèi)生成等離子體。內(nèi)部導(dǎo)體31的連接于徑向線縫隙板20的下端40形成為圓錐臺(tái)狀。像這樣，內(nèi)部導(dǎo)體31的下端40形成為圓錐臺(tái)狀，從而能夠自同軸波導(dǎo)管30向電介質(zhì)板25和徑向線縫隙板20高效地傳播微波。利用該結(jié)構(gòu)生成的微波等離子體的特征在于，在電介質(zhì)窗16正下方(稱作等離子體激發(fā)區(qū)域)生成的電子溫度比較高的幾eV的等離子體擴(kuò)散，在晶圓W正上方(擴(kuò)散等離子體區(qū)域)會(huì)成為約IeV 2eV左右的電子溫度較低的等離子體。即，其特征在于，與在平行平板型等離子體處理裝置等中生成的等離子體不同，等離子體的電子溫度的分布明確地生成距電介質(zhì)窗16的距離的函數(shù)。更詳細(xì)地講，作為距電介質(zhì)窗16正下方的距離的函數(shù)， 在電介質(zhì)窗16正下方為幾eV 約IOeV的電子溫度在晶圓W上衰減到約IeV 2eV左右。 由于對(duì)晶圓W的處理在等離子體的電子溫度較低的區(qū)域(擴(kuò)散等離子體區(qū)域)進(jìn)行，因此， 不會(huì)對(duì)晶圓W造成凹陷等較大的損傷。在向等離子體的電子溫度較高的區(qū)域(等離子體激發(fā)區(qū)域)中供給處理氣體時(shí)，處理氣體容易激發(fā)、離解。另一方面，在向等離子體的電子溫度較低的區(qū)域(等離子體擴(kuò)散區(qū)域)中供給處理氣體時(shí)，與向等離子體激發(fā)區(qū)域附近供給的情況相比，離解的程度受到制約。自氣體供給源50供給來(lái)的處理氣體利用分流器51分開，經(jīng)過(guò)兩個(gè)供給路徑52、53 被導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)。在本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置1中，氣體供給源 50包括供給Ar氣體的Ar氣體供給部50a、供給HBr氣體的HBr氣體供給部50b、及供給仏氣體的A氣體供給部50c。自這些Ar氣體供給部50a、HBr氣體供給部50b和仏氣體供給部50c供給來(lái)的Ar氣體、HBr氣體和仏氣體的混合氣體作為處理氣體被導(dǎo)入到處理容器2 內(nèi)。在處理容器2的頂面設(shè)有用于向晶圓W的中心部導(dǎo)入處理氣體的中央導(dǎo)入部55。 在處理容器2的內(nèi)側(cè)面設(shè)有用于自晶圓W的周邊導(dǎo)入處理氣體的周邊導(dǎo)入部56。中央導(dǎo)入部55配置在處理容器2的頂面中央。中央導(dǎo)入部55與貫穿同軸波導(dǎo)管30的內(nèi)部導(dǎo)體31 的一個(gè)供給路徑52相連接。在中央導(dǎo)入部55中安裝有用于向處理容器2內(nèi)導(dǎo)入處理氣體的噴射部件57。噴射部件57例如由鋁等導(dǎo)電性材料構(gòu)成，噴射部件57電接地。噴射部件57形成為圓板形狀，在噴射部件57上設(shè)有上下貫穿的多個(gè)氣體噴出孔58。噴射部件57也可以利用例如氧化鋁或氧化釔進(jìn)行涂敷。如圖2所示，噴射部件57保持在設(shè)置于電介質(zhì)窗16中央的圓筒形狀的空間部59。 在同軸波導(dǎo)管30的內(nèi)部導(dǎo)體31的下表面與噴射部件57的上表面之間形成有適當(dāng)間隔的圓筒形狀的氣體儲(chǔ)存部60。自貫穿內(nèi)部導(dǎo)體31的供給路徑52供給到氣體儲(chǔ)存部60的處理氣體在氣體儲(chǔ)存部60內(nèi)擴(kuò)散之后，通過(guò)設(shè)置在噴射部件57的多個(gè)氣體噴出孔58被導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)的晶圓W的中央上方。
周邊導(dǎo)入部56包括以包圍載置于基座3上的晶圓W上方的方式配置的、環(huán)形狀的噴射環(huán)61。噴射環(huán)61為中空的，處理氣體經(jīng)由貫穿處理容器2的側(cè)面的供給路徑53供給到噴射環(huán)61的內(nèi)部。在噴射環(huán)61的內(nèi)側(cè)面等間隔地設(shè)有多個(gè)開口 62。自貫穿處理容器2 的側(cè)面的供給路徑53供給到噴射環(huán)61的內(nèi)部的處理氣體在噴射環(huán)61的內(nèi)部擴(kuò)散之后，通過(guò)設(shè)置在噴射環(huán)61的內(nèi)側(cè)面的多個(gè)開口 60被導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)的晶圓W的周圍上方。 另外，也可以沒(méi)有噴射環(huán)61。例如也可以在處理容器2的內(nèi)側(cè)面等間隔地設(shè)有處理氣體的供給噴嘴。利用控制部65控制分流器51及氣體供給源50的Ar氣體供給部50a、HBr氣體供給部50b和A氣體供給部50c。通過(guò)控制部65的控制，決定自Ar氣體供給部50a供給到分流器51的Ar氣體的比例、自HBr氣體供給部50b供給到分流器51的HBr氣體的比例、 及自O(shè)2氣體供給部50c供給到分流器51的化氣體的比例，由此，決定被導(dǎo)入到處理容器2 的處理氣體的組成。通過(guò)控制部65的控制，決定自分流器51分為兩個(gè)供給路徑52、53而向中央導(dǎo)入部陽(yáng)和周邊導(dǎo)入部56供給的處理氣體的流量比。由此，決定自中央導(dǎo)入部55 和周邊導(dǎo)入部56導(dǎo)入到處理容器2的處理氣體的導(dǎo)入量比。若自中央導(dǎo)入部55向電介質(zhì)窗16正下方導(dǎo)入處理氣體，則由于等離子體的電子溫度較高，因此蝕刻氣體易于進(jìn)行離解。另一方面，若自距電介質(zhì)窗16比較遠(yuǎn)的位置的周邊導(dǎo)入部56導(dǎo)入處理氣體，則由于等離子體的電子溫度較低，因此能夠?qū)⑻幚須怏w抑制為低度離解。因此，在欲得到期望的處理氣體離解狀態(tài)時(shí)，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)自中央導(dǎo)入部55供給的氣體的量和自周邊導(dǎo)入部56供給的氣體的量來(lái)容易地控制離解狀態(tài)。接著，說(shuō)明如上所述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置1的作用。另外，對(duì)于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置1，作為等離子體處理的一例子，對(duì)使用含有HBr氣體的處理氣體來(lái)蝕刻晶圓W表面的Poly-Si膜的例子進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，在本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置1中，首先將晶圓W輸入到處理容器2內(nèi)，并載置在基座3上。然后，自排氣管11進(jìn)行排氣，使處理容器2內(nèi)減壓。 進(jìn)而，自氣體供給源50導(dǎo)入含有Ar氣體、HBr氣體、O2氣體的處理氣體。在這種情況下，通過(guò)控制部65的控制，決定自Ar氣體供給部50a向分流器51供給的Ar氣體的比例、自HBr 氣體供給部50b向分流器51供給的HBr氣體的比例、及自仏氣體供給部50c向分流器51 供給的O2氣體的比例，決定處理氣體的組成。然后，將在分流器51中混合的具有規(guī)定組成的處理氣體導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)。自設(shè)置在處理容器2的頂面的中央導(dǎo)入部55和設(shè)置在處理容器2的內(nèi)側(cè)面的周邊導(dǎo)入部56同時(shí)向處理容器2內(nèi)導(dǎo)入處理氣體，自晶圓W的中心部和晶圓W的周邊這兩者導(dǎo)入處理氣體。利用控制部65決定來(lái)自中央導(dǎo)入部55的處理氣體的導(dǎo)入量和來(lái)自周邊導(dǎo)入部56的處理氣體的導(dǎo)入量之比，從而對(duì)晶圓W的整個(gè)表面進(jìn)行均勻的蝕刻處理?？刂撇?65控制分流器51，按照該決定好的導(dǎo)入量比自中央導(dǎo)入部55和周邊導(dǎo)入部56向處理容器 2內(nèi)導(dǎo)入處理氣體。然后，通過(guò)微波供給裝置35的工作，在電介質(zhì)窗16的下表面形成電場(chǎng)，處理氣體被等離子化，利用此時(shí)產(chǎn)生的活性種蝕刻晶圓W表面的Poly-Si膜。然后，在將蝕刻處理進(jìn)行了規(guī)定時(shí)間之后，停止微波供給裝置35的工作和向處理容器2內(nèi)的處理氣體的供給，將晶圓W從處理容器2內(nèi)輸出，一連串的等離子體蝕刻處理結(jié)束。
但是，在以上的等離子體處理裝置1中，以往是通過(guò)使來(lái)自中央導(dǎo)入部55的處理氣體的導(dǎo)入量和來(lái)自周邊導(dǎo)入部56的處理氣體的導(dǎo)入量之比最佳化，來(lái)謀求提高對(duì)于晶圓W表面的Poly-Si膜的蝕刻的均勻性。以往是利用控制部65進(jìn)行控制，使得分流器51 的導(dǎo)入量比在等離子體處理過(guò)程中恒定。但是，即使高精度地使來(lái)自中央導(dǎo)入部55的處理氣體的導(dǎo)入量和來(lái)自周邊導(dǎo)入部56的處理氣體的導(dǎo)入量之比最佳化，晶圓W表面的中心部和周邊部的蝕刻速率也大不相同，難以進(jìn)行均勻的蝕刻。在此，對(duì)于在自中央導(dǎo)入部55和周邊導(dǎo)入部56這兩者導(dǎo)入處理氣體的情況下晶圓W表面的中心部和周邊部的蝕刻速率產(chǎn)生不同的原因進(jìn)行了研究。如圖3所示，以往是通過(guò)控制部65的控制，將自中央導(dǎo)入部55導(dǎo)入的處理氣體Gl的導(dǎo)入量Q與自周邊導(dǎo)入部 56導(dǎo)入的處理氣體G2的導(dǎo)入量R之比Q/R在等離子體處理過(guò)程中維持恒定。因此，自中央導(dǎo)入部55導(dǎo)入的處理氣體Gl和自周邊導(dǎo)入部56導(dǎo)入的處理氣體G2在載置于基座3上的晶圓W的表面成為始終在相同的位置P相遇的狀態(tài)。結(jié)果，能夠預(yù)測(cè)出處理氣體Gl和處理氣體G2會(huì)在位置P停滯。于是，能夠推斷出該處理氣體Gl和處理氣體G2始終在相同的位置P發(fā)生停滯是導(dǎo)致晶圓W表面的中心部和周邊部的蝕刻速率不同的主要原因。因此，本發(fā)明人等嘗試通過(guò)控制部65的控制使在等離子體處理過(guò)程中處理氣體的發(fā)生停滯的位置在晶圓W的表面上移動(dòng)，從而減少晶圓W表面的中心部和周邊部的蝕刻速率的差異。如圖4中實(shí)線所示，首先，自中央導(dǎo)入部55以導(dǎo)入量Ql導(dǎo)入處理氣體G1，自周邊導(dǎo)入部56以導(dǎo)入量Rl導(dǎo)入處理氣體G2(即，利用控制部65將分流器51的導(dǎo)入量比控制為Q1/R1)。此時(shí)，自中央導(dǎo)入部55導(dǎo)入的處理氣體Gl和自周邊導(dǎo)入部56導(dǎo)入的處理氣體G2在載置于基座3上的晶圓W的表面成為在位置Pl相遇的狀態(tài)。接著，在繼續(xù)進(jìn)行等離子體處理的過(guò)程中，如圖4中單點(diǎn)劃線所示，自中央導(dǎo)入部 55以導(dǎo)入量Q2 ^!2 < Ql)導(dǎo)入處理氣體G1，自周邊導(dǎo)入部56以導(dǎo)入量R2(R2 > Rl)導(dǎo)入處理氣體G2 ( S卩，利用控制部65將分流器51的導(dǎo)入量比控制為Q2/R2)。此時(shí)，自中央導(dǎo)入部55導(dǎo)入的處理氣體Gl和自周邊導(dǎo)入部56導(dǎo)入的處理氣體G2在載置于基座3上的晶圓 W的表面成為在比位置Pl靠近晶圓W中心的位置P2相遇的狀態(tài)。然后，在繼續(xù)進(jìn)行等離子體處理的過(guò)程中，通過(guò)由控制部65將分流器51的導(dǎo)入量比交替地控制為Q1/R1和Q2/R2，交替地重復(fù)自中央導(dǎo)入部55以導(dǎo)入量Ql導(dǎo)入處理氣體 GU自周邊導(dǎo)入部56以導(dǎo)入量Rl導(dǎo)入處理氣體G2的狀態(tài)(導(dǎo)入量比Q1/R1)、及自中央導(dǎo)入部55以導(dǎo)入量Q2導(dǎo)入處理氣體Gl、自周邊導(dǎo)入部56以導(dǎo)入量R2導(dǎo)入處理氣體G2的狀態(tài)(導(dǎo)入量比Q2/R2)。通過(guò)這樣地交替重復(fù)導(dǎo)入量比Q1/R1的狀態(tài)和導(dǎo)入量比Q2/R2的狀態(tài)，能夠使處理氣體Gl和處理氣體G2相遇的位置在晶圓W的表面上交替地移動(dòng)到位置Pl 和位置P2。本發(fā)明人等由該實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出如下的見解通過(guò)由控制部65進(jìn)行控制，使得分流器51的導(dǎo)入量比在等離子體處理過(guò)程中發(fā)生變化，使來(lái)自中央導(dǎo)入部55的處理氣體Gl的導(dǎo)入量和來(lái)自周邊導(dǎo)入部56的處理氣體G2的導(dǎo)入量之比在等離子體處理過(guò)程中發(fā)生變化，來(lái)減小晶圓W表面的中心部和周邊部的蝕刻速率的差異，能夠均勻地進(jìn)行蝕刻。另外， 之后對(duì)導(dǎo)致本發(fā)明人等得出該見解的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。因而，采用本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置1，通過(guò)利用控制部65使分流器51的導(dǎo)入量比在等離子體處理過(guò)程中發(fā)生變化，晶圓W表面的等離子體處理的均勻性提高。結(jié)果，能夠制造性能優(yōu)良的半導(dǎo)體器件。接著，說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’。如圖5所示，在本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’中，氣體供給源50’包括供給Ar氣體的Ar氣體供給部50’ a、供給CF4氣體的CF4氣體供給部50’ b、及供給CHF3氣體的CHF3氣體供給部 50’ C。自這些Ar氣體供給部50’ a、CF4氣體供給部50’ b和CHF3氣體供給部50’ c供給來(lái)的Ar氣體、CF4氣體和CHF3氣體的混合氣體作為處理氣體被導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)。另外， 除了本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置1的氣體供給源50與本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’的氣體供給源50’的氣體種類不同這一點(diǎn)之外，本發(fā)明的第1 實(shí)施方式的等離子體處理裝置1與本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是相同的。因此，氣體供給源50’的其他構(gòu)成要件的說(shuō)明與本發(fā)明的第1實(shí)施方式的等離子體處理裝置1是重復(fù)的，因此省略。接著，對(duì)如上所述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’的作用進(jìn)行說(shuō)明。另外，對(duì)于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’，作為等離子體處理的一例子，對(duì)使用含有CF4氣體和CHF3氣體的處理氣體來(lái)蝕刻晶圓W表面的SiN膜的例子進(jìn)行說(shuō)明。如圖5所示，在本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’中，首先將晶圓W 輸入到處理容器2內(nèi)，并載置在基座3上。然后，自排氣管11進(jìn)行排氣，使處理容器2內(nèi)減壓。進(jìn)而，自氣體供給源50導(dǎo)入含有Ar氣體、CF4氣體、CHF3氣體的處理氣體。在這種情況下，通過(guò)控制部65的控制，決定自Ar氣體供給部50’a向分流器51供給的Ar氣體的比例、 自CF4氣體供給部50’b向分流器51供給的CF4氣體的比例、及自CHF3氣體供給部50’c向分流器51供給的CHF3氣體的比例，決定處理氣體中的各原料氣體(Ar氣體、CF4氣體、CHF3 氣體)的混合比。然后，將在分流器51中混合的處理氣體導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)。自設(shè)置在處理容器2的頂面的中央導(dǎo)入部55和設(shè)置在處理容器2的內(nèi)側(cè)面的周邊導(dǎo)入部56同時(shí)向處理容器2內(nèi)導(dǎo)入處理氣體，自晶圓W的中心部和晶圓W的周邊這兩者導(dǎo)入處理氣體。通過(guò)控制部65控制分流器51來(lái)決定來(lái)自中央導(dǎo)入部55的處理氣體的導(dǎo)入量和來(lái)自周邊導(dǎo)入部56的處理氣體的導(dǎo)入量之比，調(diào)整分流器51的導(dǎo)入量比，從而對(duì)晶圓W的整個(gè)表面進(jìn)行均勻的蝕刻處理。然后，通過(guò)微波供給裝置35的工作，在電介質(zhì)窗16的下表面形成電場(chǎng)，處理氣體被等離子化，利用此時(shí)產(chǎn)生的活性種蝕刻晶圓W表面的SiN膜。然后，在將蝕刻處理進(jìn)行了規(guī)定時(shí)間之后，停止微波供給裝置35的工作和向處理容器2內(nèi)的處理氣體的供給，將晶圓 W從處理容器2內(nèi)輸出，一連串的等離子體蝕刻處理結(jié)束。但是，在以上的本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’中，為了形成最近的超微細(xì)圖案，要求正確地控制蝕刻的⑶(臨界尺寸Critical Dimension)。另一方面，根據(jù)本發(fā)明人等的見解可明確，若被導(dǎo)入到處理容器2內(nèi)而等離子化的處理氣體中的CF4氣體和CHF3氣體的混合比改變，則被蝕刻處理的晶圓W表面的SiN膜的⑶發(fā)生變化。另外， 之后對(duì)導(dǎo)致本發(fā)明人等得出該見解的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。因此，在本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’中，通過(guò)利用控制部65 調(diào)整自CF4氣體供給部50’ b向分流器51供給的CF4氣體的供給量、及自CHF3氣體供給部 50’ c向分流器51供給的CHF3氣體的供給量，改變處理氣體中的CF4氣體和CHF3氣體的混合比，來(lái)控制晶圓W表面的SiN膜的⑶。結(jié)果，能夠容易地控制晶圓W表面的SiN膜的⑶。 結(jié)果，能夠容易地實(shí)施掩模開口部、隔離件、柵極等需要嚴(yán)格的CD控制的工藝。另外，在本發(fā)明的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置1’中，也通過(guò)由控制部65進(jìn)行控制，使得分流器51的導(dǎo)入量比在等離子體處理過(guò)程中發(fā)生變化，使來(lái)自中央導(dǎo)入部55 的處理氣體Gl的導(dǎo)入量和來(lái)自周邊導(dǎo)入部56的處理氣體G2的導(dǎo)入量之比在等離子體處理過(guò)程中發(fā)生變化，來(lái)減小晶圓W表面的中心部和周邊部的蝕刻速率的差異，能夠均勻地進(jìn)行蝕刻。結(jié)果，能夠制造性能優(yōu)良的半導(dǎo)體器件。以上，說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的一例子，但本發(fā)明并不限定于該例示的形態(tài)。可明確只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，就能夠在權(quán)利要求書欄所述的思想范疇內(nèi)聯(lián)想到各種變更例或者修改例，應(yīng)理解為它們當(dāng)然也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。在以上的實(shí)施方式中，將本發(fā)明應(yīng)用于進(jìn)行蝕刻處理的等離子體處理裝置1、1’， 但本發(fā)明也能夠應(yīng)用于除蝕刻處理之外的基板處理、例如進(jìn)行成膜處理的等離子體處理裝置。在以上的實(shí)施方式中，對(duì)使用含有HBr氣體的處理氣體來(lái)蝕刻晶圓W表面的 Poly-Si膜的例子、及使用將CF4氣體和CHF3氣體作為原料氣體的處理氣體來(lái)蝕刻晶圓W 表面的SiN膜的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明也能夠應(yīng)用于使用含有HBr氣體、CF4氣體、CHF3 氣體的其他原料氣體的處理氣體進(jìn)行的蝕刻工藝。另外，蝕刻的對(duì)象也并不限定于Poly-Si 膜、SiN膜。另外，本發(fā)明并不限定于RLSA型的等離子體處理裝置，也能夠應(yīng)用于其他的ECR 型的等離子體處理裝置等。另外，利用本發(fā)明的等離子體處理裝置處理的基板也可以是半導(dǎo)體晶圓、有機(jī)E L基板、FPD(平板顯示器)用的基板等中的任一種。實(shí)施例1考察了相對(duì)于分流器51的導(dǎo)入量比的、晶圓W表面的中心部和周邊部的蝕刻速率的差異。另外，作為晶圓W使用直徑300mm的Si晶圓來(lái)蝕刻被形成在表面的Poly-Si膜。比較例1 比較例3表1 表3分別表示比較例1 比較例3的處理?xiàng)l件。在比較例1 比較例3中， 在等離子體處理過(guò)程中將分流器51的導(dǎo)入量比維持恒定，將除去Poly-Si膜的蝕刻工序 Poly進(jìn)行了 30秒鐘。在蝕刻工序Poly中，在比較例1中，將來(lái)自中央導(dǎo)入部55的處理氣體Gl的導(dǎo)入量和來(lái)自周邊導(dǎo)入部56的處理氣體G2的導(dǎo)入量之比維持在25/75，在比較例 2中，將來(lái)自中央導(dǎo)入部55的處理氣體Gl的導(dǎo)入量和來(lái)自周邊導(dǎo)入部56的處理氣體G2的導(dǎo)入量之比維持在32/68，在比較例3中，將來(lái)自中央導(dǎo)入部55的處理氣體Gl的導(dǎo)入量和來(lái)自周邊導(dǎo)入部56的處理氣體G2的導(dǎo)入量之比維持在40/60。另外，在蝕刻處理開始時(shí)， 進(jìn)行了 7秒鐘的將形成在晶圓W表面的氧化膜除去的貫穿(break through)工序BT，之后進(jìn)行蝕刻工序Poly。表 權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，其用于使被導(dǎo)入到處理容器中的處理氣體等離子化來(lái)處理基板，其中，該等離子體處理裝置包括中央導(dǎo)入部，其用于向收納在上述處理容器中的基板的中心部導(dǎo)入處理氣體； 周邊導(dǎo)入部，其用于向收納在上述處理容器中的基板的周邊部導(dǎo)入處理氣體； 分流器，其用于以向上述中央導(dǎo)入部和上述周邊導(dǎo)入部供給的處理氣體的流量比可變的方式調(diào)節(jié)向上述中央導(dǎo)入部和上述周邊導(dǎo)入部供給的處理氣體的流量比； 控制部，其用于控制上述分流器，上述控制部在等離子體處理過(guò)程中控制上述分流器，使得來(lái)自上述中央導(dǎo)入部的處理氣體的導(dǎo)入量與來(lái)自上述周邊導(dǎo)入部的處理氣體的導(dǎo)入量之比發(fā)生變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中，上述控制部在等離子體處理過(guò)程中控制上述分流器，從而將來(lái)自上述中央導(dǎo)入部的處理氣體的導(dǎo)入量與來(lái)自上述周邊導(dǎo)入部的處理氣體的導(dǎo)入量之比交替地切換為第1導(dǎo)入量比和與上述第1導(dǎo)入量比不同的第2導(dǎo)入量比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中， 上述中央導(dǎo)入部設(shè)置在上述處理容器的頂面； 上述周邊導(dǎo)入部設(shè)置在上述處理容器的內(nèi)側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中， 上述處理氣體包括HBr。
5.一種等離子體處理方法，其用于使被導(dǎo)入到處理容器中的處理氣體等離子化來(lái)處理基板，其中，被導(dǎo)入到收納在上述處理容器中的基板的中心部的處理氣體的導(dǎo)入量與被導(dǎo)入到收納在上述處理容器中的基板的周邊部的處理氣體的導(dǎo)入量之比在等離子體處理過(guò)程中發(fā)生變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理方法，其中，被導(dǎo)入到收納在上述處理容器中的基板的中心部的處理氣體的導(dǎo)入量與被導(dǎo)入到收納在上述處理容器中的基板的周邊部的處理氣體的導(dǎo)入量之比交替地切換為第1導(dǎo)入量和與上述第1導(dǎo)入量比不同的第2導(dǎo)入量比。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理方法，其中， 上述處理氣體包括HBr。
8.一種等離子體蝕刻處理裝置，其向處理容器中導(dǎo)入多種原料氣體混合而成的處理氣體，在處理容器內(nèi)使處理氣體等離子化來(lái)對(duì)基板進(jìn)行蝕刻處理，其中，該等離子體蝕刻處理裝置包括 多個(gè)原料氣體供給部，其用于供給種類不同的原料氣體； 控制部，其用于控制各原料氣體供給部的原料氣體的供給量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體蝕刻處理裝置，其中， 該等離子體蝕刻處理裝置包括中央導(dǎo)入部，其用于向收納在上述處理容器中的基板的中心部導(dǎo)入處理氣體； 周邊導(dǎo)入部，其用于向收納在上述處理容器中的基板的周邊部導(dǎo)入處理氣體；分流器，其用于以向上述中央導(dǎo)入部和上述周邊導(dǎo)入部供給的處理氣體的流量比可變的方式調(diào)節(jié)向上述中央導(dǎo)入部和上述周邊導(dǎo)入部供給的處理氣體的流量比，上述控制部在等離子體蝕刻處理過(guò)程中控制上述分流器，使得來(lái)自上述中央導(dǎo)入部的處理氣體的導(dǎo)入量與來(lái)自上述周邊導(dǎo)入部的處理氣體的導(dǎo)入量之比發(fā)生變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體蝕刻處理裝置，其中，上述多個(gè)原料氣體供給部包括用于供給CF4氣體的CF4氣體供給部、及用于供給01&氣體的CHF3氣體供給部；上述控制部控制上述CF4氣體供給部的CF4氣體的供給量和上述CHF3氣體供給部的 CHF3氣體的供給量。
11.一種等離子體蝕刻處理方法，其向處理容器中導(dǎo)入多種原料氣體混合而成的處理氣體，在處理容器內(nèi)使處理氣體等離子化來(lái)對(duì)基板進(jìn)行蝕刻處理，其中，通過(guò)改變種類不同的原料氣體的混合比來(lái)控制CD。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻處理方法，其中，被導(dǎo)入到收納在上述處理容器中的基板的中心部的處理氣體的導(dǎo)入量與被導(dǎo)入到收納在上述處理容器中的基板的周邊部的處理氣體的導(dǎo)入量之比在等離子體蝕刻處理過(guò)程中發(fā)生變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻處理方法，其中，上述多種原料氣體包括CF4氣體和CHF3氣體；該等離子體蝕刻處理方法控制上述CF4氣體的供給量和上述CHF3氣體的供給量。
全文摘要
本發(fā)明提供等離子體處理裝置和等離子體處理方法。該等離子體處理裝置提高了基板表面的等離子體處理的均勻性。該等離子體處理裝置(1)用于使被導(dǎo)入到處理容器(2)中的處理氣體等離子化來(lái)處理基板(W)，其中，被導(dǎo)入到收納在處理容器(2)中的基板(W)的中心部的處理氣體的導(dǎo)入量與被導(dǎo)入到收納在處理容器(2)中的基板(W)的周邊部的處理氣體的導(dǎo)入量之比在等離子體處理過(guò)程中發(fā)生變化。采用本發(fā)明，能夠減小基板(W)的中心部和周邊部的蝕刻速率(ER)等的偏差。因此，基板(W)表面的等離子體處理的均勻性提高。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK102473634SQ201080036920
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者塚本剛史, 小津俊久, 松本直樹, 高井和人 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社