專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子體處理方法和等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用CF類(lèi)氣體和COS氣體對(duì)氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻的等離子體處理方法和存儲(chǔ)介質(zhì)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的制造程序中，使用等離子體蝕刻用于形成圖案。對(duì)于氧化膜的等離子體蝕刻，在現(xiàn)有技術(shù)中使用CF類(lèi)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(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)有向CF類(lèi)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，蝕刻后的孔形狀的控制變得更加重要，其中，彎曲是導(dǎo)致成品率減低的主要的原因，因此為了對(duì)其進(jìn)行改善，開(kāi)始使用添加羰基硫(COS)氣體的方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平9-82688號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，在使用CF類(lèi)氣體和COS氣體對(duì)氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻的情況下，已知在蝕刻后的被處理基板上殘留有S的問(wèn)題。在S的殘留濃度較高的情況下，具有危害健康的問(wèn)題，因此，要求殘留S濃度為規(guī)定值以下，殘留S濃度的控制是非常重要的。本發(fā)明鑒于相關(guān)情況而完成，其課題為提供在使用CF類(lèi)氣體和COS氣體對(duì)氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻之后，能夠?qū)⒃诒惶幚砘迳蠚埩舻牧蚧?S)的濃度控制為規(guī)定值以下的等離子體處理方法和存儲(chǔ)有用于實(shí)施這樣的等離子體處理方法的程序的存儲(chǔ)介質(zhì)。為了解決上述課題，在本發(fā)明的第一觀點(diǎn)中，提供一種等離子體處理方法，其利用含有CF類(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體，通過(guò)1個(gè)或2個(gè)以上的工序(通過(guò)1或2以上的步驟)，對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特征在于，包括 以規(guī)定的處理方案對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻的工序；對(duì)殘留于以上述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)進(jìn)行掌握的工序；以使得上述殘留S濃度為設(shè)定值以下的方式，對(duì)處理方案的COS氣體對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(C0S/CF)進(jìn)行調(diào)整的工序；和以調(diào)整C0S/CF而變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的等離子體蝕刻的工序。在本發(fā)明的第二觀點(diǎn)中，提供一種等離子體處理方法，其利用含有CF類(lèi)氣體和 COS氣體的處理氣體，通過(guò)1個(gè)或2個(gè)以上的工序，對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕亥|J，其特征在于，包括掌握等離子體蝕刻時(shí)的COS氣體流量對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(COS/ CF)與殘留于等離子體蝕刻后的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)的關(guān)系的工序；在上述殘留S濃度不超過(guò)設(shè)定值的范圍內(nèi)設(shè)定C0S/CF的工序；和以所設(shè)定的C0S/CF進(jìn)行等離子體蝕刻的工序。在本發(fā)明的第三觀點(diǎn)中，提供一種等離子體處理方法，其利用含有CF類(lèi)氣體和 COS氣體的處理氣體，通過(guò)1個(gè)或2個(gè)以上的工序，對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻，其特征在于，包括以規(guī)定的處理方案對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻的工序；對(duì)在以上述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板殘留的硫磺(S)的濃度 (殘留S濃度)進(jìn)行掌握的工序；以上述殘留S濃度為設(shè)定值以下的方式，對(duì)處理方案的COS 氣體對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(C0S/CF)與利用含有CF類(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體進(jìn)行蝕刻的時(shí)間(蝕刻時(shí)間)的乘積((COS/CF) X蝕刻時(shí)間)進(jìn)行調(diào)整的工序；和以調(diào)整(COS/ CF) X蝕刻時(shí)間而變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的等離子體蝕刻的工序。在本發(fā)明的第四觀點(diǎn)中，提供一種等離子體處理方法，其利用含有CF類(lèi)氣體和 COS氣體的處理氣體，通過(guò)1個(gè)或2個(gè)以上的步驟，對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕亥|J，其特征在于，包括對(duì)等離子體蝕刻時(shí)的COS 氣體流量對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(C0S/CF) 與利用含有CF類(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體進(jìn)行蝕刻的時(shí)間(蝕刻時(shí)間)的乘積((COS/ CF) X蝕刻時(shí)間)，和殘留于等離子體蝕刻后的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)的關(guān)系進(jìn)行掌握的工序；在上述殘留S濃度不超過(guò)設(shè)定值的范圍內(nèi)設(shè)定(COS/CF) X蝕刻時(shí)間的工序；和以所設(shè)定的(COS/CF) X蝕刻時(shí)間進(jìn)行等離子體蝕刻的工序。在本發(fā)明的第五觀點(diǎn)中，提供一種等離子體處理裝置，對(duì)腔室內(nèi)的被處理基板進(jìn)行等離子體處理，其特征在于，包括腔室，在其中設(shè)置有基座和上部電極，該基座構(gòu)成下部電極，被處理基板載置于該基座上，上部電極以與該基座相對(duì)且平行的方式設(shè)置；電源系統(tǒng)；將處理氣體供給至腔室內(nèi)的處理氣體供給部；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；和對(duì)腔室進(jìn)行排氣的排氣裝置，該等離子體處理裝置與控制部連接，并由控制部所控制，上述控制部控制上述等離子體處理裝置實(shí)施權(quán)利要求1至權(quán)利要求12中任一項(xiàng)上述的等離子體處理方法。在本發(fā)明的第六觀點(diǎn)中，提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行并用于控制等離子體處理裝置的程序，該存儲(chǔ)介質(zhì)的特征在于上述程序以在執(zhí)行時(shí)實(shí)施上述第一觀點(diǎn)至第四觀點(diǎn)的任一項(xiàng)的等離子體處理方法的方式，使計(jì)算機(jī)控制上述等離子體處理裝置。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的發(fā)明者們基于初次發(fā)現(xiàn)的被處理基板中的殘留S濃度能夠通過(guò)C0S/CF進(jìn)行控制的觀點(diǎn)，因?yàn)閷?duì)在以上述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板的殘留S濃度進(jìn)行掌握，并以上述殘留S濃度為設(shè)定值以下的方式，對(duì)處理方案的 C0S/CF或(COS/CF) X蝕刻時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行實(shí)際的等離子體蝕刻，所以能夠?qū)埩魸舛瓤刂圃谝?guī)定值以下。另外，預(yù)先掌握C0S/CF或(COS/CF) X蝕刻時(shí)間與殘留S濃度的關(guān)系，在殘留S濃度不超過(guò)設(shè)定值的范圍內(nèi)對(duì)C0S/CF或(COS/CF) X蝕刻時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，利用所設(shè)定的COS/ CF或(COS/CF) X蝕刻時(shí)間進(jìn)行等離子體蝕刻，所以能夠?qū)埩鬝濃度控制在規(guī)定值以下。


圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的等離子體處理方法的等離子體處理裝置的一個(gè)例子的概略截面圖。
圖2是示意性地表示適用于本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的等離子體處理方法的半導(dǎo)體晶片的結(jié)構(gòu)例的附圖。圖3是用于說(shuō)明對(duì)晶片整個(gè)面的殘留S濃度進(jìn)行測(cè)定的溶出評(píng)價(jià)的示意圖。 圖4表示C0S/CF與通過(guò)溶出評(píng)價(jià)求得的殘留S濃度的關(guān)系的圖。圖5是用于對(duì)能夠通過(guò)C0S/CF控制殘留S濃度的情況進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。圖6是用于對(duì)測(cè)定實(shí)際氣化的S的濃度的沖擊集塵測(cè)定(impinger)評(píng)價(jià)進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。圖7是表示C0S/CF與通過(guò)溶出評(píng)價(jià)和沖擊集塵測(cè)定評(píng)價(jià)求得的殘留S濃度的關(guān)系的附圖。圖8表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的等離子體處理方法的流程圖。圖9表示本發(fā)明的其他的實(shí)施方式涉及的等離子體處理方法的流程圖。圖10表示本發(fā)明的另外其他的實(shí)施方式涉及的等離子體處理方法的流程圖。圖11表示本發(fā)明的另外其他的實(shí)施方式涉及的等離子體處理方法的流程圖。符號(hào)說(shuō)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(chǔ)部W半導(dǎo)體晶片(被處理基板)
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體說(shuō)明。圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的等離子體處理方法的等離子體處理裝置的一個(gè)例子的概略截面圖。其中，本發(fā)明的等離子體處理方法的實(shí)施所使用的裝置并不限于圖1的
直O(jiān)該等離子體處理裝置1被構(gòu)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(yáng)極氧化處理過(guò)的鋁構(gòu)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(gòu)成的絕緣片12，配置有圓柱狀的基座支撐臺(tái) 14，在該基座支撐臺(tái)14上例如設(shè)置有由鋁構(gòu)成的基座16?；?6構(gòu)成下部電極，在其上載置有半導(dǎo)體晶片W，即具有作為蝕刻對(duì)象的氧化膜(SiO2膜)的被處理基板。在基座16的上表面設(shè)置有靜電卡盤(pán)18，通過(guò)靜電力對(duì)半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行吸附保持。該靜電卡盤(pán)18具有由一對(duì)絕緣層或絕緣片夾持由導(dǎo)電膜構(gòu)成的電極20的結(jié)構(gòu)，電極 20與直流電源22電連接。然后，半導(dǎo)體晶片W通過(guò)由來(lái)自直流電源22的直流電壓產(chǎn)生的庫(kù)侖力等的靜電力，被吸附保持于靜電卡盤(pán)18。在靜電卡盤(pán)18 (半導(dǎo)體晶片W)的周?chē)幕?6的上表面，配置有用于使蝕刻的均勻性提高的例如由硅構(gòu)成的導(dǎo)電性的集中環(huán)(修正環(huán))24。在基座16和基座支撐臺(tái)14 的側(cè)面例如設(shè)置有由石英構(gòu)成的圓筒狀的內(nèi)壁部件26。在基座支撐臺(tái)14的內(nèi)部；例如在圓周上設(shè)置有制冷劑室28。該制冷劑室，通過(guò)在外部設(shè)置的未圖示的冷卻裝置(chiller unit)經(jīng)由配管30a、30b循環(huán)供給有規(guī)定溫度的制冷劑例如冷卻水，通過(guò)制冷劑的溫度能夠?qū)系陌雽?dǎo)體晶片W的處理溫度進(jìn)行控制。進(jìn)而，來(lái)自未圖示的導(dǎo)熱氣體供給機(jī)構(gòu)的導(dǎo)熱氣體例如He氣經(jīng)由氣體供給管線(xiàn) 32，被供給到靜電卡盤(pán)18的上表面與半導(dǎo)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(duì)的方式、平行地設(shè)置有上部電極 34。于是，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(dǎo)體晶片W相對(duì)，形成與等離子體生成空間相接的面即相對(duì)面。
該上部電極34隔著絕緣性遮蔽部件42，被支撐于腔室10的上部，包括構(gòu)成基座 16的相對(duì)面且具有多個(gè)排出孔37的電極板36 ；和可裝卸地支撐該電極板36，并由導(dǎo)電性材料例如鋁構(gòu)成的水冷結(jié)構(gòu)的電極支撐體38。電極板36優(yōu)選焦耳熱較少的低電阻的導(dǎo)電體或半導(dǎo)體，還有，如后述的方式根據(jù)強(qiáng)化抗蝕劑的觀點(diǎn)，優(yōu)選含有硅。根據(jù)這種觀點(diǎn)，電極板36優(yōu)選由硅或SiC構(gòu)成。在電極支撐體38的內(nèi)部設(shè)置有氣體擴(kuò)散室40，從該氣體擴(kuò)散室40向下方延伸有多個(gè)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(kuò)散室40引導(dǎo)處理氣體的氣體導(dǎo)入口 62，該氣體導(dǎo)入口 62與氣體供給管64連接，并經(jīng)由該氣體供給管64供給來(lái)自處理氣體供給部66的處理氣體。在本實(shí)施方式中，作為處理氣體使用C4F6氣體、CF4氣體等的CF類(lèi)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(jīng)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(shè)置有質(zhì)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(jīng)由氣體供給管64到達(dá)氣體擴(kuò)散室40，經(jīng)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作為用于供給處理氣體的噴淋頭發(fā)揮功能。上述上部電極34經(jīng)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(guò)導(dǎo)通/斷開(kāi)開(kāi)關(guān)52能夠?qū)?斷開(kāi)
{共 ο低通濾波器(LPF)46a是用于對(duì)來(lái)自后述的第一和第二的高頻電源的高頻進(jìn)行截留，優(yōu)選由LR濾波器或LC濾波器構(gòu)成。以從腔室10的側(cè)壁向上部電極34的高度位置的更上方延伸的方式，設(shè)置有圓筒狀的接地導(dǎo)體10a。下部電極即基座16經(jīng)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(fù)載阻抗與第一高頻電源88的內(nèi)部(或輸出)阻抗匹配，因此，以在腔室10內(nèi)生成有等離子體時(shí)第一高頻電源88的輸出阻抗與負(fù)載阻抗大體一致的方式發(fā)揮功能。
另外，下部電極即基座16經(jīng)由第二匹配器89，與第二高頻電源90電連接。通過(guò)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(dǎo)體晶片W被施加有高頻偏壓， 由此離子被引入到半導(dǎo)體晶片W。第二高頻電源90輸出400kHz 20MHz范圍內(nèi)的頻率例如13MHz的高頻電力。第二匹配器89使負(fù)載阻抗與第二高頻電源90的內(nèi)部(或輸出)阻抗匹配，因此，以在腔室10內(nèi)生成有等離子體時(shí)第二高頻電源90的內(nèi)部阻抗與包含腔室10 內(nèi)的等離子體的負(fù)載阻抗大體一致的方式發(fā)揮功能。在腔室10的底部設(shè)置有排氣口 80，該排氣口 80經(jīng)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?qū)⑶皇?0內(nèi)減壓至所期望的真空度。另外，在腔室10的側(cè)壁設(shè)置有半導(dǎo)體晶片W的搬入搬出口 85，該搬入搬出口 85通過(guò)門(mén)閥86 能夠打開(kāi)和關(guān)閉。另外，沿腔室10的內(nèi)壁，可裝卸地設(shè)置有用于防止蝕刻副產(chǎn)物(沉積物) 附著到腔室10的沉積物保護(hù)件11。即，沉積物保護(hù)件11構(gòu)成腔室壁。另外，沉積物保護(hù)件11也設(shè)置在內(nèi)部部件26的外周。在腔室10的底部的腔室壁側(cè)的沉積物保護(hù)件11和內(nèi)壁部件26側(cè)的沉積物保護(hù)件11之間設(shè)置有排氣板83。作為沉積物保護(hù)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(hù)件11的構(gòu)成腔室內(nèi)壁的部分的與晶片W大致相同高度的部分，設(shè)置有與地面直流連接的導(dǎo)電性部件(GND模塊)91，由此發(fā)揮防止異常放電的效果。等離子體蝕刻裝置的各構(gòu)成部例如電源系統(tǒng)和氣體供給系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，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(jì)算機(jī)) 的控制部(整體控制裝置)100連接并被該控制部所控制。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(jìn)行命令輸入操作等的鍵盤(pán)以及將等離子體蝕刻裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況可視化表示的、由顯示器等構(gòu)成的用戶(hù)接口 101。另外，在控制部100連接有存儲(chǔ)部102，其容納有用于通過(guò)控制部100的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)在等離子體處理裝置進(jìn)行的各種處理的控制程序；和用于按照處理?xiàng)l件在等離子體蝕刻裝置的各結(jié)構(gòu)部進(jìn)行處理的程序即處理方案。處理方案存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部102中的存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是硬盤(pán)或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，也可以是CDR0M、DVD、閃存存儲(chǔ)器等便攜式的介質(zhì)。另外，也可以從其他的裝置例如通過(guò)專(zhuān)用線(xiàn)路適當(dāng)?shù)貍魉头桨?。而且，根?jù)需要，按照來(lái)自用戶(hù)操作界面101的指示等從存儲(chǔ)部102調(diào)出任意的處理方案并通過(guò)控制部100對(duì)其進(jìn)行實(shí)施，在控制部100的控制下，在等離子體蝕刻裝置進(jìn)行所期望的處理。接著，對(duì)由這種方式構(gòu)成的等離子體處理裝置實(shí)施的、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的等離子體處理方法進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，作為被處理體即半導(dǎo)體晶片W，作為一個(gè)例子能夠列舉如圖2所示的，在硅基體200上依次形成作為蝕刻對(duì)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之后，通過(guò)光刻法在光致抗蝕劑膜204形成規(guī)定的圖案，并形成有用于蝕刻的開(kāi)口部205的結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖2的狀態(tài)，首先，在以光致抗蝕劑膜204作為掩膜，對(duì)反射防止膜(BARC) 203 以及下層抗蝕劑層202進(jìn)行蝕刻之后，以下層抗蝕劑層202作為掩膜，對(duì)蝕刻對(duì)象即氧化膜 (SiO2膜)201進(jìn)行蝕刻。最初，使門(mén)閥86為打開(kāi)狀態(tài)，經(jīng)由搬入搬出口 85將圖2的狀態(tài)的半導(dǎo)體晶片W搬入腔室10內(nèi)，并載置于基座16上。然后，通過(guò)排氣裝置84對(duì)腔室10內(nèi)進(jìn)行排氣，并從處理氣體供給源66以規(guī)定的流量向氣體擴(kuò)散室40供給處理氣體，經(jīng)由氣體流通孔41和氣體排出孔37向腔室10內(nèi)進(jìn)行供給，且通過(guò)供給高頻電力，通過(guò)處理氣體的等離子體進(jìn)行直至下層抗蝕劑層202的蝕刻。接著，為了進(jìn)行氧化膜(SiO2膜)201的蝕刻，由排氣裝置84對(duì)腔室 10內(nèi)進(jìn)行排氣，并從處理氣體供給源66以規(guī)定的流量向氣體擴(kuò)散室40供給處理氣體，經(jīng)由氣體流通孔41和氣體排出孔37向腔室10內(nèi)供給，使其中的壓力為例如20mTorr(2. 66Pa 以下)的設(shè)定值。 作為處理氣體，使用作為主要蝕刻氣體的CF類(lèi)氣體和作為添加氣體的COS氣體。 另外，根據(jù)需要，也可以使用Ar氣體或O2氣體等其他的氣體。在此，CF類(lèi)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(guī)定流量向處理腔室10內(nèi)導(dǎo)入的狀態(tài)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(fù)的直流電壓，使處理氣體等離子體化，對(duì)半導(dǎo)體晶片W的氧化膜(SiO2 膜)201進(jìn)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， 并不一定需要來(lái)自第二高頻電源90的電力供給。在等離子體生成時(shí)，通過(guò)從直流電源22 向靜電卡盤(pán)18的電極20施加直流電壓，由此晶片W被固定于靜電卡盤(pán)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，并通過(guò)由該等離子體生成的離子或原子團(tuán)對(duì)氧化膜(SiO2膜)201進(jìn)行等離子體蝕刻。此時(shí)的蝕亥IJ，通常，通過(guò)在主蝕刻和主蝕刻結(jié)束之后的過(guò)蝕刻下改變條件進(jìn)行的多工序進(jìn)行。當(dāng)然， 也可以單工序執(zhí)行。在該蝕刻時(shí)，對(duì)作為主要的蝕刻氣體CF類(lèi)氣體添加COS氣體，因此，能夠抑制蝕刻時(shí)的彎曲(bonding)。在展示具體例時(shí)，通過(guò)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(shí)，具有其分子中包含的硫磺(S)殘留于晶片的問(wèn)題。S在殘留濃度較高時(shí)，具有危害健康的問(wèn)題，TLV值(Threshould Limit Value 指勞動(dòng)者一天8小時(shí)(一周48小時(shí))即使重復(fù)暴露也沒(méi)有不良影響的大氣中的濃度)被規(guī)定為IOppm以下，因此，需要使S的殘留濃度為IOppm以下。但是，現(xiàn)在，對(duì)于殘留S濃度并未進(jìn)行系統(tǒng)的研討，對(duì)哪個(gè)參數(shù)與S殘留濃度有關(guān)并未掌握。因此，本發(fā)明者們，對(duì)與晶片上的殘留S濃度有關(guān)的條件進(jìn)行了研討。在此，如圖 3所示，使制造條件變化并進(jìn)行蝕刻處理之后的晶片W浸入水中，對(duì)溶出有S的水溶液進(jìn)行離子色譜(IC)分析，求出晶片整個(gè)面的殘留S濃度(溶出評(píng)價(jià))。其結(jié)果是，如圖4所示， 殘留S濃度與COS氣體流量對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(C0S/CF)之間具有較強(qiáng)關(guān)系，C0S/CF越大，殘留S變得越高，換而言之，確認(rèn)殘留S濃度能夠通過(guò)C0S/CF進(jìn)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，但是由于使CF流量增加時(shí)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(nèi)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(lèi)氣體流量固定為:68sccm，使COS氣體流量變?yōu)?、6.8、13.6sccm(C0S/ CF = 0,10,20% )，進(jìn)行60sec的蝕刻的結(jié)果。TLV值為物質(zhì)的大氣中的濃度，因此，實(shí)際上能夠求得對(duì)殘留于晶片的S中的實(shí)際氣化的S的濃度進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果。如圖6所示，這樣能夠在專(zhuān)用FOUP設(shè)置蝕刻后的晶片， 并通過(guò)泵對(duì)FOUP內(nèi)進(jìn)行吸引，并使吸引的氣體溶解于水，通過(guò)對(duì)溶出的S進(jìn)行IC分析的沖擊集塵測(cè)定評(píng)價(jià)，能夠進(jìn)行掌握。通過(guò)溶出評(píng)價(jià)和沖擊集塵測(cè)定評(píng)價(jià)對(duì)殘留S濃度和COS/ CF的關(guān)系進(jìn)行比較的結(jié)果，如圖7所示，兩者的趨勢(shì)相同，均確認(rèn)COS/CF越大，殘留S變得越高。其中，圖7為將腔室內(nèi)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(lèi)氣體流量固定為68sccm，使COS氣體流量變化，進(jìn)行60seC的蝕刻的結(jié)果。

接著，表1表示在量產(chǎn)條件(條件1 5)實(shí)際進(jìn)行蝕刻時(shí)的C0S/CF(% )、殘留S 濃度(PPm) ,COS流量X蝕刻時(shí)間、(COS/CF) X蝕刻時(shí)間。其中，表1的殘留S濃度為沖擊集塵測(cè)定評(píng)價(jià)的結(jié)果。另外，在條件1 5中以?xún)蓪颖硎镜氖?，上層為主蝕刻，下層為過(guò)蝕刻。表 1
COS/CF (%)~““殘留 S 濃度COS 流量X蝕刻(COS/CF) X蝕
(ppm)時(shí)間刻時(shí)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(dāng)C0S/CF的值在13. 5%以下時(shí)，殘留S濃度為IOppm以下，但是在過(guò)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(guò)TLV值。條件5 使條件3的過(guò)蝕刻時(shí)的C0S/CF的值降低至11%，殘留S濃度降低至3. 2ppm。因此，確認(rèn)在量產(chǎn)水平下通過(guò)C0S/CF的值能夠控制殘留S濃度。另外，對(duì)于條件3以外，發(fā)現(xiàn)(COS/CF) X 蝕刻時(shí)間與殘留S濃度之間的關(guān)系，在COS/CF不是非常高的情況下，通過(guò)(COS/CF) X蝕刻時(shí)間，也能夠控制殘留S濃度。這樣，通過(guò)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(guī)定的處理方案(初始條件)進(jìn)行等離子體蝕刻(STEPl)， 測(cè)定該時(shí)的殘留S濃度(STEP2)，以該殘留S濃度為設(shè)定值(典型的為T(mén)LV值)以下的方式對(duì)處理方案的COS/CF的值進(jìn)行調(diào)整(STEP3)，通過(guò)對(duì)COS/CF的值進(jìn)行調(diào)整后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的蝕刻(STEP4)。具體而言，當(dāng)初始條件中的殘留S濃度超過(guò)規(guī)定值(典型的為T(mén)LV值)時(shí)，能夠使處理方案的C0S/CF降低，以該變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的蝕刻。為了使C0S/CF降低，可以減少COS氣體流量或增加CF氣體流量或采用這兩種方法。此時(shí)，在能夠得到作為COS添加目的的抑制彎曲的效果的范圍內(nèi)，需要對(duì)COS氣體流量、CF氣體流量進(jìn)行調(diào)整。另外，在通過(guò)變更后的處理方案進(jìn)行過(guò)蝕刻之后，再次測(cè)定殘留S濃度，可以重復(fù)上述工序直至殘留S濃度為規(guī)定值以下。另外，當(dāng)初始條件中的殘留S濃度為規(guī)定值以下時(shí)，根據(jù)殘留S濃度的觀點(diǎn)，不需要對(duì)C0S/CF進(jìn)行控制。但是，根據(jù)抑制彎曲的觀點(diǎn)，可以在殘留S濃度的容許范 圍內(nèi)使處理方案的C0S/CF增加，并以該變更后的處理方案進(jìn)行蝕刻。另外，如圖9的流程圖所示的方式，也可以在每個(gè)基本的處理方案中，預(yù)先掌握 C0S/CF的值與殘留S濃度的關(guān)系(STEP11)，在殘留S濃度未超過(guò)設(shè)定值(典型的為T(mén)LV值) 的范圍內(nèi)設(shè)定C0S/CF的值(STEP12)，以該設(shè)定的C0S/CF進(jìn)行等離子體蝕刻(STEP13)。根據(jù)上述表1的結(jié)果，根據(jù)C0S/CF在13. 5%以下，更加重視安全性的觀點(diǎn)，可以說(shuō)優(yōu)選10% 以下。其中，該值根據(jù)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(jù)抑制彎曲的觀點(diǎn)，優(yōu)選以在預(yù)先掌握的容許的C0S/CF的范圍內(nèi)得到能夠抑制彎曲的所期望的COS氣體流量的方式，對(duì)COS氣體流量和CF氣體流量進(jìn)行調(diào)整。不使用上述殘留S濃度與C0S/CF的關(guān)系，而使用殘留S濃度與(COS/CF) X蝕刻時(shí)間的關(guān)系，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(guī)定的處理方案(初始條件)進(jìn)行蝕刻(STEP21)，測(cè)定此時(shí)的殘留S濃度(STEP22)，以該殘留S 濃度為設(shè)定值(典型的為T(mén)LV值)以下的方式對(duì)處理方案的(COS/CF) X蝕刻時(shí)間進(jìn)行調(diào)整(STEP23)，以對(duì)(COS/CF) X蝕刻時(shí)間進(jìn)行調(diào)整后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的蝕刻(STEP24)。具體而言，當(dāng)初始條件中的殘留S濃度超過(guò)規(guī)定值(典型的為T(mén)LV值)時(shí)，能夠使處理方案的(COS/CF) X蝕刻時(shí)間的值降低，并以該變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的蝕刻。為了使(COS/CF) X蝕刻時(shí)間的值降低，可以進(jìn)行減少COS氣體流量、增加CF氣體流量以及使蝕刻時(shí)間變短的任一種以上的方法。另外，當(dāng)初始條件中的殘留S濃度為設(shè)定值以下時(shí)，根據(jù)殘留S濃度的觀點(diǎn)不需要對(duì)(COS/CF) X蝕刻時(shí)間進(jìn)行控制，但根據(jù)抑制彎曲的觀點(diǎn)想要增加COS氣體流量時(shí)，在殘留S濃度為容許值的范圍內(nèi)使處理方案的(COS/CF) X蝕刻時(shí)間增加，以該變更后的處理方案進(jìn)行蝕刻。另外，如圖11的流程圖所示的方式，也可以在每個(gè)基本的處理方案中，預(yù)先掌握殘留S濃度與(C0S/CF)X蝕刻時(shí)間的關(guān)系(STEP31)，在殘留S濃度未超過(guò)設(shè)定值(典型的為T(mén)LV值)的范圍內(nèi)設(shè)定(COS/CF) X蝕刻時(shí)間的值(STEP32)，以該條件進(jìn)行蝕刻 (STEP33)。另外，在晶片上殘留的S，可以利用氧等離子體進(jìn)行處理而除去?？墒牵瑢?duì)每個(gè)晶片進(jìn)行氧等離子體處理時(shí)，平均一枚晶片需要施加IOsec以上的處理時(shí)間，因此這是不現(xiàn)實(shí)的。因此，本發(fā)明提案這樣的不經(jīng)由附加的工序而使殘留S濃度為基準(zhǔn)值以下的方法。另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，可以進(jìn)行各種變形。例如，在上述實(shí)施方式中，作為實(shí)施本發(fā)明的裝置公開(kāi)有向下部電極施加頻率不同的兩個(gè)高頻電力的裝置，但并不限于此，也可以向下部電極施加等離子體生成用的 一個(gè)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(duì)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，并不一定向上部電極施加直流電壓。另外，在上述實(shí)施方式中使用半導(dǎo)體晶片作為被處理基板，但本發(fā)明在原理上，被處理基板并不限于半導(dǎo)體晶片，也可以是FPD (平板顯示器)等其他的基板。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理方法，其利用含有CF類(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體，通過(guò)1個(gè)或 2個(gè)以上的工序，對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特征在于，包括以規(guī)定的處理方案對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻的工序； 對(duì)殘留于以所述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)進(jìn)行掌握的工序；以使得所述殘留S濃度為設(shè)定值以下的方式，對(duì)處理方案的COS氣體對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(C0S/CF)進(jìn)行調(diào)整的工序；和以調(diào)整C0S/CF而變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的等離子體蝕刻的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于當(dāng)以所述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板的殘留S濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，使處理方案的C0S/CF降低，以降低該C0S/CF而變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的蝕刻。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體處理方法，其特征在于通過(guò)減少COS氣體流量，或增加CF氣體流量，或采用這兩種方法，使C0S/CF降低。
4.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的等離子體處理方法，其特征在于在以所述變更后的處理方案進(jìn)行蝕刻后，再次測(cè)定殘留S濃度，并重復(fù)這一工序直至殘留S濃度為規(guī)定值以下。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于當(dāng)以所述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板的殘留S濃度為設(shè)定值以下時(shí)，在殘留S濃度的容許范圍內(nèi)使處理方案的C0S/CF增加，以增加該C0S/CF而變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的蝕刻。
6.一種等離子體處理方法，其利用含有CF類(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體，通過(guò)1個(gè)或 2個(gè)以上的工序，對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特征在于，包括掌握等離子體蝕刻時(shí)的COS氣體流量對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(C0S/CF)與殘留于等離子體蝕刻后的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)的關(guān)系的工序； 在所述殘留S濃度不超過(guò)設(shè)定值的范圍內(nèi)設(shè)定C0S/CF的工序；和以所設(shè)定的C0S/CF進(jìn)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(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體，通過(guò)1個(gè)或 2個(gè)以上的工序，對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特征在于，包括以規(guī)定的處理方案對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻的工序； 對(duì)在以所述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板殘留的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)進(jìn)行掌握的工序；以使得所述殘留S濃度為設(shè)定值以下的方式，對(duì)處理方案的COS氣體對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(C0S/CF)與利用含有CF類(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體進(jìn)行蝕刻的時(shí)間(蝕刻時(shí)間) 的乘積((COS/CF) X蝕刻時(shí)間)進(jìn)行調(diào)整的工序；和以調(diào)整(COS/CF) X蝕刻時(shí)間而變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的等離子體蝕刻的工序。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子體處理方法，其特征在于當(dāng)以所述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板的殘留S濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，使處理方案的(COS/CF) X蝕刻時(shí)間降低，以降低該(COS/CF) X蝕刻時(shí)間而變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的蝕刻。
9.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理方法，其特征在于通過(guò)減少COS氣體流量、增加CF氣體流量和使蝕刻時(shí)間變短的方法中的一種以上的方法，使(COS/CF) X蝕刻時(shí)間降低。
10.如權(quán)利要求7所述的等離子體處理方法，其特征在于當(dāng)以所述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板的殘留S濃度為設(shè)定值以下時(shí)，在殘留S濃度的容許范圍內(nèi)使處理方案的(COS/CF) X蝕刻時(shí)間增加，以增加該 (COS/CF) X蝕刻時(shí)間而變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的蝕刻。
11.一種等離子體處理方法，其利用含有CF類(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體，通過(guò)1個(gè)或 2個(gè)以上的步驟，對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法的特征在于，包括對(duì)等離子體蝕刻時(shí)的COS氣體流量對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(COS/CF)與利用含有CF類(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體進(jìn)行蝕刻的時(shí)間(蝕刻時(shí)間)的乘積((COS/CF) X蝕刻時(shí)間)， 和殘留于等離子體蝕刻后的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)的關(guān)系進(jìn)行掌握的工序；在所述殘留S濃度不超過(guò)設(shè)定值的范圍內(nèi)設(shè)定(COS/CF) X蝕刻時(shí)間的工序；和以所設(shè)定的(COS/CF) X蝕刻時(shí)間進(jìn)行等離子體蝕刻的工序。
12.如權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)所述的等離子體處理方法，其特征在于所述殘留S濃度的設(shè)定值為T(mén)LV值。
13.一種等離子體處理裝置，對(duì)腔室內(nèi)的被處理基板進(jìn)行等離子體處理，其特征在于， 包括腔室，在其中設(shè)置有基座和上部電極，該基座構(gòu)成下部電極，被處理基板載置于該基座上，上部電極以與該基座相對(duì)且平行的方式設(shè)置；電源系統(tǒng)；將處理氣體供給至腔室內(nèi)的處理氣體供給部；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；和 對(duì)腔室進(jìn)行排氣的排氣裝置，該等離子體處理裝置與控制部連接，并由控制部所控制，所述控制部控制所述等離子體處理裝置實(shí)施權(quán)利要求1至權(quán)利要求12中任一項(xiàng)所述的等離子體處理方法。
全文摘要
本發(fā)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(lèi)氣體和COS氣體的處理氣體，通過(guò)1個(gè)或2個(gè)以上的工序，對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻，該等離子體處理方法包括以規(guī)定的處理方案對(duì)被處理基板的氧化膜進(jìn)行等離子體蝕刻的工序；對(duì)殘留于以上述規(guī)定的處理方案進(jìn)行等離子體蝕刻后的被處理基板的硫磺(S)的濃度(殘留S濃度)進(jìn)行掌握的工序；以使得上述殘留S濃度為設(shè)定值以下的方式，對(duì)處理方案的COS氣體對(duì)CF類(lèi)氣體流量的比(COS/CF)進(jìn)行調(diào)整的工序；和以調(diào)整COS/CF而變更后的處理方案進(jìn)行實(shí)際的等離子體蝕刻的工序。
文檔編號(hào)H01L21/311GK102347231SQ20111021280
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者土橋和也, 李誠(chéng)泰 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社