TWI648791B

TWI648791B - Etching method

Info

Publication number: TWI648791B
Application number: TW104122163A
Authority: TW
Inventors: 出道仁彦; 旭健史郎; 髙橋宏幸
Original assignee: 日商東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2019-01-21
Also published as: KR101790406B1; US9613823B2; KR20160010344A; JP2016025195A; US20160020115A1; TW201616577A

Abstract

藉由不在腔室內生成電漿的化學性手法，相對於熱氧化膜及SiN膜而以高選擇比來蝕刻CVD系統SiO₂膜或自然氧化膜。

在表面具有藉由化學蒸鍍法或原子層沈積法所形成的第1氧化矽膜，而且將具有第2氧化矽膜(該第2氧化矽膜，係鄰接於第1氧化矽膜，且由熱氧化膜所構成)及氮化矽膜的被處理基板配置於腔室內，對腔室內供給HF氣體與醇氣體或水蒸氣，藉由此，相對於第2氧化矽膜及氮化矽膜而選擇性地蝕刻第1氧化矽膜。

Description

蝕刻方法

本發明，係關於對形成於基板之CVD系統的矽氧化膜、自然氧化膜進行蝕刻的蝕刻方法。

近來，在半導體裝置之製造過程中，以被稱為化學性氧化物去除處理(Chemical Oxide Removal；COR)的手法來作為可取代電漿蝕刻之微細化蝕刻的方法乃受到矚目，該化學性氧化物去除處理，係不用在腔室內生成電漿而化學性地進行蝕刻。

作為COR，係已知如下述製程：在保持為真空的腔室內，使氟化氫(HF)氣體與氨(NH₃)氣吸附於矽氧化膜(SiO₂膜)(該矽氧化膜，係存在於作為被處理體之半導體晶圓的表面)，並使該些與矽氧化膜產生反應而生成六氟矽酸銨((NH₄)₂SiF₆；AFS)，在下一工程中，藉由以加熱來使該六氟矽酸銨昇華的方式，蝕刻SiO₂膜(例如，參閱專利文獻1、2)。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開2005-39185號公報

[專利文獻2]日本特開2008-160000號公報

然而，在半導體裝置的製造過程中，作為蝕刻對象之SiO₂膜，雖使用由化學蒸鍍法(CVD法)或原子層沈積法(ALD法)所形成的CVD系統SiO₂膜，但在半導體晶圓中，有熱氧化膜(該熱氧化膜，係鄰接於CVD系統SiO₂膜，將Si熱氧化而形成的SiO₂膜)或氮化矽膜(SiN膜)鄰接的情形，期待有一種相對於熱氧化膜或SiN膜而以高選擇比來蝕刻CVD系統SiO₂膜的方法。

又，雖然在半導體晶圓之表面，Si系材料會自然氧化而形成自然氧化膜，但期望有一種不用極力蝕刻存在於半導體晶圓的熱氧化膜或SiN膜而僅蝕刻去除自然氧化膜的方法。

但是，如以往，在使用HF氣體與NH₃氣體來作為蝕刻氣體的情況下，相對於熱氧化膜及SiN膜而以充分的選擇比來蝕刻CVD系統SiO₂膜或自然氧化膜是困難的。

本發明，係有鑑於該情事而進行研究者，以提供一種蝕刻方法為課題，該蝕刻方法，係可藉由不在腔室內生成電漿的化學性手法，相對於熱氧化膜及SiN膜而以高選擇比來蝕刻CVD系統SiO₂膜或自然氧化膜。

為了解決上述課題，本發明，係提供一種蝕刻方法，其特徵係，在表面具有藉由化學蒸鍍法或原子層沈積法所形成的第1氧化矽膜，而且將具有第2氧化矽膜(該第2氧化矽膜，係鄰接於前述第1氧化矽膜，且由熱氧化膜所構成)及氮化矽膜的被處理基板配置於腔室內，對前述腔室內供給HF氣體與醇氣體或水蒸氣，藉由此，相對於前述第2氧化矽膜及前述氮化矽膜而選擇性地蝕刻前述第1氧化矽膜。

又，本發明，係提供一種蝕刻方法，其特徵係，將被處理基板(該被處理基板，係具有熱氧化膜及氮化矽膜，且在表面形成有自然氧化膜)配置於腔室內，對前述腔室內供給HF氣體與醇氣體或水蒸氣，藉由此，相對於前述熱氧化膜及前述氮化矽膜而選擇性地蝕刻並去除前述自然氧化膜。

在上述任一之蝕刻方法中，可進一步供給惰性氣體而進行蝕刻處理。在該情況下，作為前述惰性氣體，係可適當地使用Ar氣體、N₂氣體。

又，在上述任一之蝕刻方法中，在前述蝕刻之際，將前述腔室內的壓力設成為66.7~1333.3Pa的範圍，且將在前述腔室內載置被處理基板之載置台的溫度設成為0~30℃的範圍為較佳。

作為前述醇氣體，可使用由下述者所構成：從乙醇(C₂H₅OH)、甲醇(CH₃OH)、丙醇(C₃H₇OH)、丁醇(C₄H₉OH)所選擇的至少一種。

進行前述蝕刻時之醇氣體或水蒸氣相對於HF氣體+醇氣體或水蒸氣之合計量的體積比率，係以體積%為3~50%的範圍為較佳。

而且，本發明，係提供一種記憶媒體，其係在電腦上動作，並記憶有用以控制蝕刻裝置的程式，該記憶媒體，其特徵係，前述程式，係在執行時，以進行上述任一蝕刻方法的方式，來讓電腦控制前述蝕刻裝置。

根據本發明，可藉由對腔室內供給HF氣體與醇氣體或水蒸氣的方式，不在腔室內生成電漿，而相對於形成於被處理基板的熱氧化膜及氮化矽膜，以極高的選擇比來蝕刻氧化矽膜(該氧化矽膜，係藉由化學蒸鍍法或原子層沈積法來形成於被處理基板的表面)或自然氧化膜(該自然氧化膜，係形成於被處理基板的表面)。

1‧‧‧處理系統

2‧‧‧搬入搬出部

3‧‧‧裝載鎖定室

5‧‧‧蝕刻裝置

6‧‧‧控制部

11‧‧‧第1晶圓搬送機構

17‧‧‧第2晶圓搬送機構

40‧‧‧腔室

43‧‧‧氣體供給機構

44‧‧‧排氣機構

61‧‧‧氣體導入噴嘴

62‧‧‧共通氣體供給配管

63‧‧‧N₂氣體供給源

64‧‧‧HF氣體供給源

65‧‧‧乙醇氣體供給源

66，67，68‧‧‧氣體供給配管

W‧‧‧半導體晶圓

[圖1]表示搭載了使用於實施本發明之實施形態之蝕刻方法之蝕刻裝置之處理系統之一例的概略構成圖。

[圖2]表示搭載於圖1之處理系統之熱處理裝置的剖面圖。

[圖3]表示搭載於圖1之處理系統之蝕刻裝置的剖面圖。

[圖4]表示實驗例1中之藉由以往的氣體系與本發明的氣體系來蝕刻ALD-SiO₂、Th-SiO₂及ALD-SiN之際之蝕刻量與蝕刻選擇比的圖。

[圖5]表示在實驗例2中之單獨使用HF氣體作為蝕刻氣體的情形與將乙醇氣體添加至HF氣體的情形下，加以比較ALD-SiO₂、Th-SiO₂及ALD-SiN之蝕刻性的圖；(a)，係表示蝕刻量的圖；(b)，係表示作為蝕刻選擇比之ALD-SiO₂/Th-SiO₂及ALD-SiO₂/ALD-SiN的圖。

[圖6]表示實驗例3中之ALD-SiO₂、Th-SiO₂及ALD-SiN之相對於蝕刻性之乙醇氣體流量相關性的圖；(a)，係表示蝕刻量的圖；(b)，係表示作為蝕刻選擇比之ALD-SiO₂/Th-SiO₂及ALD-SiO₂/ALD-SiN的圖。

[圖7]表示實驗例4中之ALD-SiO₂、Th-SiO₂、ALD-SiN及BSG之蝕刻性的圖；(a)，係表示蝕刻時間與蝕刻量的關係；(b)，係總括表示相對於ALD-SiO₂及BSG之Th-SiO₂及ALD-SiN之蝕刻選擇比者。

[圖8]表示實驗例5中之相對於ALD-SiN之蝕刻處理次數與蝕刻量之關係的圖。

以下，參閱圖面來說明本發明之實施形態。

<使用於本發明之實施形態之處理系統的一例>

圖1，係表示搭載了本發明之一實施形態之蝕刻裝置之處理系統之一例的概略構成圖。該處理系統1，係具備有：搬入搬出部2，搬入搬出作為被處理基板之半導體晶圓(以下，僅記載為晶圓)W；2個裝載鎖定室(L/L)3，設置為鄰接於搬入搬出部2；熱處理裝置4，設置為分別鄰接於各裝載鎖定室3，且對晶圓W進行熱處理；本實施形態之蝕刻裝置5，設置為分別鄰接於各熱處理裝置4，且不在腔室內生成電漿，而對晶圓W進行蝕刻；及控制部6。

搬入搬出部2，係具有搬送室(L/M)12(該搬送室，係在內部設置有搬送晶圓W之第1晶圓搬送機構11)。第1晶圓搬送機構11，係具有略水平地保持晶圓W的2個搬送臂11a，11b。在搬送室12之長邊方向的側部，係設置有載置台13，在該載置台13，係能夠連接有例如3個可並列收容複數片晶圓W的載體C。又，設置有定位器14(該定位器，係鄰接於搬送室12，且使晶圓W旋轉而光學性地求出偏心量來進行對位)。

在搬入搬出部2中，晶圓W，係藉由搬送臂11a，11b予以保持，並藉由第1晶圓搬送機構11之驅動而在略水平面內直進移動，又予以升降，藉由此被搬送至所期望的位置。而且，藉由分別讓搬送臂11a，11b對載置台13上之載體C、定位器14及裝載鎖定室3進行進退的方式，來進行搬入搬出。

各裝載鎖定室3，係在與搬送室12之間分別介設有閘閥16的狀態下，分別連接於搬送室12。在各裝載鎖定室3內，係設置有搬送晶圓W之第2晶圓搬送機構17。又，裝載鎖定室3，係構成為可抽真空至預定真空度為止。

第2晶圓搬送機構17，係具有多關節臂構造，且具有略水平地保持晶圓W的拾取器。在該第2晶圓搬送機構17中，係在縮回多關節臂的狀態下，拾取器會位於裝載鎖定室3內，並藉由伸出多關節臂的方式，拾取器則會到達熱處理裝置4，而藉由進一步伸出的方式，可到達蝕刻裝置5，且可在裝載鎖定室3、熱處理裝置4及蝕刻裝置5之間搬送晶圓W。

熱處理裝置4，係如圖2所示，具有：腔室20，可進行抽真空；及載置台23，在其中載置晶圓W，在載置台23，係埋設有加熱器24，且藉由該加熱器24來加熱被施予蝕刻處理後的晶圓W，而氣化去除存在於晶圓W的蝕刻殘渣。在腔室20之裝載鎖定室3側，係設置有在與裝載鎖定室3之間搬送晶圓的搬入搬出口20a，該搬入搬出口20a，係可藉由閘閥22來予以開關。又，在腔室20之蝕刻裝置5側，係設置有在與蝕刻裝置5之間搬送晶圓W的搬入搬出口20b，該搬入搬出口20b，係可藉由閘閥54來予以開關。在腔室20之側壁上部，係連接有氣體供給路徑25，氣體供給路徑25，係連接於N₂氣體供給源30。又，在腔室20之底壁，係連接有排氣路徑27，排氣路徑27，係連接於真空泵33。在氣體供給路徑25，係設置有流量調節閥31，在排氣路徑27，係設置有壓力調整閥32，且藉由調整該些閥的方式，使腔室20內成為預定壓力的N₂氣體氛圍，而進行熱處理。亦可使用Ar氣體等、N₂氣體以外的惰性氣體。

控制部6，係具有程序控制器91，該程序控制器91，係具備有控制處理系統1之各構成部的微處理器(電腦)。在程序控制器91，係連接有鍵盤或使用者介面92，該鍵盤，係操作者為了管理處理系統1而進行指令的輸入操作等，使用者介面92，係具有可視化地顯示處理系統1之運轉狀況的顯示器等。又，在程序控制器91，係連接有記憶部93，該記憶部93，係儲存有用以在程序控制器的控制下實現以處理系統1所執行的各種處理，例如後述之蝕刻裝置5中之處理氣體的供給或腔室內的排氣等之控制程式，或用以因應於處理條件而使預定處理執行於處理系統1之各構成部的控制程式亦即處理配方或各種資料庫等。配方，係被記憶於記憶部93中之適當的記憶媒體(未圖示)。而且，因應所需，從記憶部93呼叫任意配方而在程序控制器91執行，藉由此，在程序控制器91的控制下，進行處理系統1之所欲的處理。

本實施形態之蝕刻裝置5，係藉由HF氣體、醇氣體等，來進行CVD系統SiO₂膜之圖案蝕刻或自然氧化膜之蝕刻去除者。其具體之構成，係在後述詳細進行說明。

在像這樣的處理系統1中，作為晶圓W，使用在表面具有作為蝕刻對象的CVD系統SiO₂膜(該CVD系統SiO₂膜，係由CVD法或ALD法所形成)或自然氧化膜，並與其鄰接而具有熱氧化膜及SiN膜的晶圓，且將複數片像這樣的晶圓W收納於載體C內而搬送至處理系統1。

在處理系統1中，係在將大氣側之閘閥16開啟的狀態下，藉由第1晶圓搬送機構11之搬送臂11a、11b的任一，來將1片晶圓W從搬入搬出部2之載體C搬送至裝載鎖定室3，並收授至裝載鎖定室3內之第2晶圓搬送機構17的拾取器。

之後，將大氣側之閘閥16關閉並對裝載鎖定室3內進行真空排氣，接著將閘閥54開啟，使拾取器伸出至蝕刻裝置5而將晶圓W搬送到蝕刻裝置5。

之後，使拾取器移回至裝載鎖定室3，並將閘閥54關閉，而在蝕刻裝置5中如後述般地進行蝕刻處理。

在蝕刻處理結束之後，將閘閥22、54開啟，並藉由第2晶圓搬送機構17之拾取器來將蝕刻處理後的晶圓W搬送至熱處理裝置4，且一邊將N₂氣體導入至腔室20內，一邊藉由加熱器24來加熱載置台23上的晶圓W而加熱去除蝕刻殘渣等。

熱處理裝置4之熱處理結束之後，則將閘閥22開啟，且藉由第2晶圓搬送機構17之拾取器來使載置台23上之蝕刻處理後的晶圓W退避至裝載鎖定室3，且藉由第1晶圓搬送機構11之搬送臂11a、11b的任一而移回至載體C。藉此，結束一片晶圓之處理。

另外，在本實施形態的情況下，由於在蝕刻裝置5中，不會發生上述專利文獻1或2中之如COR般的反應生成物，因此，熱處理裝置4並非需要。在不使用熱處理裝置的情況下，係只要藉由第2晶圓搬送機構17之拾取器來使蝕刻處理結束後之晶圓W退避至裝載鎖定室3，且藉由第1晶圓搬送機構11之搬送臂11a、11b的任一而移回至載體C即可。

<蝕刻裝置之構成>

接下來，詳細說明本實施形態之蝕刻裝置5。

圖3，係表示本實施形態之蝕刻裝置的剖面圖。如圖3所示，蝕刻裝置，係具備有密閉構造之腔室40，在腔室40之內部，係設置有以略水平之狀態來載置晶圓W的載置台42。又，蝕刻裝置5，係具備有：氣體供給機構43，對腔室40供給蝕刻氣體；及排氣機構44，對腔室40內進行排氣。

腔室40，係藉由腔室本體51及蓋部52來構成。腔室本體51，係具有略圓筒形狀之側壁部51a與底部51b，且上部形成為開口，該開口，係以蓋部52來予以關閉。側壁部51a與蓋部52，係藉由密封構件(未圖示)來予以密封，以確保腔室40內之氣密性。在蓋部52之頂壁，係從上方朝向腔室40內插入有氣體導入噴嘴61。

在側壁部51a，係設置有在與熱處理裝置4的腔室20之間搬入搬出晶圓W的搬入搬出口53，該搬入搬出口53，係可藉由閘閥54來予以開關。

載置台42，係於俯視下成為略圓形，且固定於腔室40的底部51b。在載置台42之內部，係設置有調節載置台42之溫度的溫度調節器55。溫度調節器55，係具備循環有例如溫度調節用媒體(例如水等)的管路，藉由與在像這樣之管路內流動之溫度調節用媒體進行熱交換的方式，調節載置台42之溫度，並進行載置台42上之晶圓W的溫度控制。

氣體供給機構43，係具有：N₂氣體供給源63，供給作為惰性氣體之N₂氣體；HF氣體供給源64，供給HF氣體；及乙醇氣體供給源65，供給作為醇氣體之乙醇(C₂H₅OH)氣體。又，具有：第1氣體供給配管66，連接於N₂氣體供給源63；第2氣體供給配管67，連接於HF氣體供給源64；第3氣體供給配管68，連接於乙醇氣體供給源65；及共通氣體供給配管62，連接有該些第1~第3氣體供給配管66~68。共通氣體供給配管62，係連接於上述之氣體導入噴嘴61。

在第1~第3氣體供給配管66~68，係設置有進行流路之開關動作及流量控制的流量控制器70。流量控制器70，係藉由例如開關閥及質流控制器所構成。

在像這樣之構成的氣體供給機構43中，係分別從N₂氣體供給源63、HF氣體供給源64及乙醇氣體供給源65，使N₂氣體、HF氣體、乙醇氣體分別經由第1~第3氣體供給配管66~68而到達共通氣體供給配管62，進而經由氣體導入噴嘴61供給至腔室40內。另外，亦可在腔室40之上部設置噴淋板，而經由噴淋板以噴淋狀的方式供給上述氣體。

在本實施形態中，雖係表示使用乙醇氣體作為醇氣體的一例，但作為醇，係不限定於乙醇，另可使用其他醇，在該情況下，係只要使用供給相符之醇氣體的供給源來代替乙醇氣體供給源65即可。作為醇，係1價之醇為較佳，作為1價之醇，係除了乙醇以外，可適當地使用甲醇(CH₃OH)、丙醇(C₃H₇OH)、丁醇(C₄H₉OH)，且可使用該些的至少一種。另外，在丙醇中雖存在有2種類的結構異構物，且在丁醇中存在有4種類的結構異構物，但亦可使用任一結構異構物。醇，雖被認為包含於其中的OH基有助於蝕刻，但作為包含有OH基之物質，可使用水來代替醇。在該情形下，係可使用水蒸氣供給源來代替乙醇氣體供給源65，從而供給水蒸氣。

作為惰性氣體之N₂氣體，係被使用來作為稀釋氣體。作為惰性氣體，係亦可使用Ar氣體，且亦可使用N₂氣體與Ar氣體兩者。又，作為惰性氣體，雖係N₂ 氣體、Ar氣體為較佳，但亦可使用如He般之除了Ar以外的稀有氣體等、其他惰性氣體。另外，惰性氣體，係除了稀釋氣體之外，可使用來作為沖洗腔室40內的沖洗氣體。

排氣機構44，係具有連接於排氣口81(該排氣口，係形成於腔室40的底部51b)的排氣配管82，而且具有設置於排氣配管82而用以控制腔室40內之壓力的自動壓力控制閥(APC)83及用以對腔室40內進行排氣的真空泵84。

在腔室40之側壁，係以插入至腔室40內的方式，設置有2個電容式壓力計86a、86b(該電容式壓力計，係作為用以計測腔室40內之壓力的壓力計)。電容式壓力計86a，係形成為高壓力用，電容式壓力計86b，係形成為低壓力用。在載置於載置台42之晶圓W的附近，係設置有檢測晶圓W之溫度的溫度感測器(未圖示)。

作為構成蝕刻裝置5之腔室40、載置台42等之各種構成部件的材質，係使用Al。構成腔室40之Al材，係亦可為純淨者，或者亦可為對內面(腔室本體51之內面等)施予了陽極氧化處理者。另一方面，由於構成載置台42之Al的表面被要求具有耐磨損性，因此，進行陽極氧化處理而在表面形成耐磨損性高的氧化被膜(Al₂O₃)為較佳。

<蝕刻裝置之蝕刻方法>

接下來，說明像這樣構成之蝕刻裝置所進行的蝕刻方法。

在本例中，係在將閘閥54開啟的狀態下，藉由裝載鎖定室3內之第2晶圓搬送機構17之拾取器，來將上述構成亦即在表面具有作為蝕刻對象的CVD系統SiO₂膜，且與其鄰接而具有熱氧化膜及SiN膜的晶圓W，或者在表面形成有作為蝕刻對象之自然氧化膜，且具有熱氧化膜及SiN膜的晶圓W，從搬入搬出口53搬入至腔室40內，並載置於載置台42。作為蝕刻對象之CVD系統SiO₂膜，係例示有使用SiH₄或胺基矽烷等之矽烷系氣體與氧化劑來作為Si前驅物，而由ALD法所形成的膜，或者使用矽烷系氣體與氧化劑與硼系氣體，而由CVD法所形成的BSG膜。當然，亦可適用於使用其他Si前驅物所形成者。又，作為SiN膜，係例示有由CVD法或ALD法所形成之膜，作為Si前驅物，係可列舉二氯矽烷(DCS；SiCl₂H₂)、六氯二矽烷(HCD；Si₂Cl₆)等。

之後，將拾取器移回至裝載鎖定室3，將閘閥54關閉，使腔室40內成為密閉狀態。

接下來，因應所需，以作為惰性氣體的N₂氣體來稀釋HF氣體、作為醇氣體的乙醇氣體，並導入至腔室40內，進而選擇性地蝕刻晶圓W之CVD系統SiO₂膜或自然氧化膜。

具體而言，係藉由溫度調節器55將載置台42 之溫度調節為預定範圍，將腔室40內之壓力調節為預定範圍，且分別從氣體供給機構43之N₂氣體供給源63、HF氣體供給源64及乙醇氣體供給源65，使N₂氣體、HF氣體、乙醇氣體，分別經由第1~第3氣體供給配管66~68、共通氣體供給配管62及氣體導入噴嘴61導入至腔室40內，而進行CVD系統SiO₂膜或自然氧化膜之蝕刻。

此時，如上述，亦可使用其他醇氣體來代替乙醇氣體，作為醇，係1價的醇為較佳，作為1價的醇，係除了乙醇以外，另可適當地使用甲醇、丙醇、丁醇。又，亦可使用水蒸氣來代替醇氣體。

CVD系統SiO₂膜及自然氧化膜，係蝕刻特性異於熱氧化膜或SiN膜。亦即，如本實施形態般，在使用因應所需而藉由惰性氣體來適切地稀釋HF氣體、醇氣體或水蒸氣者來作為蝕刻氣體的情況下，係在CVD系統SiO₂膜及自然氧化膜中，因醇氣體或水蒸氣中的OH基，蝕刻會變得容易進展，相對於此，在熱氧化膜或SiN膜的情況下，OH基對蝕刻進行幾乎沒有貢獻。因此，可相對於熱氧化膜或SiN膜，而以極高的選擇比來蝕刻CVD系統SiO₂膜及自然氧化膜。

該蝕刻處理之腔室40內的壓力，係66.7~1333.3Pa(0.5~10Torr)的範圍為較佳，載置台42的溫度(大致晶圓的溫度)，係0~30℃為較佳，更佳的係，壓力範圍為133.3~666.7Pa(1.0~5.0Torr)，載置台溫度範圍為0~15℃。最佳的係，壓力範圍為266.6~533.3Pa(2.0~4.0Torr)，載置台的溫度範圍為0~10℃。

醇氣體及水蒸氣，係如上述，存在有使CVD系統SiO₂膜或自然氧化膜相對於熱氧化膜及SiN膜之蝕刻選擇比上升的傾向，醇氣體(或水蒸氣)相對於HF氣體+醇氣體(或水蒸氣)之合計量的體積比率(流量比率)，係以體積%為3~50%的範圍為較佳，5~15%的範圍為更佳。而且，N₂氣體等的惰性氣體，係含有以高選擇比來蝕刻CVD系統SiO₂膜或自然氧化膜之程度為較佳，此時之惰性氣體相對於HF氣體+醇氣體或水蒸氣+惰性氣體之合計量的體積比率(流量比)，係以體積%為80%以下的範圍為較佳，55~75%的範圍為更佳。

如此一來，可藉由HF氣體、醇氣體及因應所需而使用惰性氣體的方式，相對於熱氧化膜或SiN膜而以高選擇比來蝕刻CVD系統SiO₂膜或自然氧化膜。而且，可藉由使氣體組成或壓力及溫度等之條件最佳化的方式，相對於熱氧化膜，以50以上乃至100以上，相對於SiN膜，以50以上之極高的蝕刻選擇比來蝕刻CVD系統SiO₂膜或自然氧化膜。又，在蝕刻CVD系統SiO₂膜之際，在晶圓W表面形成自然氧化膜的情況下，係相對於熱氧化膜及SiN膜而以高選擇比來蝕刻CVD系統SiO₂膜，與此同時，以高選擇比來去除自然氧化膜。

如此一來，在蝕刻裝置5之蝕刻處理結束之後，便開啟閘閥54，並藉由第2晶圓搬送機構17之拾取器來將載置台42上之蝕刻處理後的晶圓W從腔室40搬出，而結束蝕刻裝置5之蝕刻。

<實驗例>

接下來，說明實驗例。

[實驗例1]

在此，針對使用以往之HF/NH₃系氣體來作為處理氣體的情形與使用本發明之HF/乙醇系氣體來作為處理氣體的情形，加以比較蝕刻性。

作為以往之氣體系，使用將NH₃氣體相對於HF氣體與NH₃氣體之合計量的體積比率設成為以體積%為56.6%、N₂氣體+Ar氣體設成為500~1000sccm、總氣體流量設成為1000~2000sccm的氣體，並將載置台溫度設成為100~150℃、腔室內壓力設成為2~4Torr，對由ALD法所形成的SiO₂膜(ALD-SiO₂)及熱氧化膜(Th-SiO₂)進行蝕刻。另一方面，作為本發明之氣體系，使用將乙醇氣體相對於HF氣體與乙醇氣體(Et-OH)之合計量的體積比率設成為以體積%為10.7%、N₂氣體+Ar氣體設成為500~1500sccm、總氣體流量設成為1000~2000sccm的氣體，並將載置台溫度設成為0~10℃、腔室內壓力設成為2~4Torr，對ALD-SiO₂、Th-SiO₂及由ALD法所形成的SiN膜(ALD-SiN)進行蝕刻。

在圖4中，表示此時之蝕刻量(EA)與蝕刻選擇比(Sel)。如該圖所示，在使用以往之HF/NH₃系氣體的情況下，ALD-SiO₂雖係以高蝕刻量來予以蝕刻，但Th-SiO₂之蝕刻量亦高，且相對於ALD-SiO₂之Th-SiO₂的蝕刻選擇比(ALD-SiO₂/Th-SiO₂)，係1.95的低值。對於此，在使用本發明之HF/Et-OH系氣體的情況下，ALD-SiO₂之蝕刻量，雖係略差於使用HF/NH₃系氣體的情形，但Th-SiO₂及ALD-SiN的蝕刻量極少，且ALD-SiO₂/Th-SiO₂，係超過100(為112.85)，相對於ALD-SiO₂之ALD-SiN的蝕刻選擇比(ALD-SiO₂/ALD-SiN)，係超過50(為57.26)。

[實驗例2]

在此，確認到乙醇氣體對蝕刻的有效性。

在單獨使用HF氣體(將HF氣體設成為500~1000sccm)來作為蝕刻氣體的情況下，與相對於與HF氣體之合計量而以體積%為4.6%來添加乙醇氣體的情況下，加以比較ALD-SiO₂、Th-SiO₂及ALD-SiN的蝕刻性。另外，載置台溫度設成為0~10℃、腔室內壓力設成為0.5~1.0Torr。

在圖5(a)中，表示此時之蝕刻量；在圖5(b)中，表示此時之蝕刻選擇比。如圖5所示，確認到：在單獨使用HF氣體的情況下與添加了乙醇氣體的情況下，Th-SiO₂及ALD-SiN的蝕刻量變化不大，相對於此，ALD-SiO₂之蝕刻量，係因添加了乙醇氣體而急遽上升，且因將乙醇氣體添加於HF氣體，蝕刻選擇比，係ALD-SiO₂/Th-SiO₂及ALD-SiO₂/ALD-SiN皆顯著上升。

[實驗例3]

在此，確認到乙醇氣體對蝕刻的流量相關性。

使乙醇氣體的流量比(乙醇氣體相對於HF氣體+乙醇氣體之合計流量的流量%)在5~12%之間發生變化，而求出ALD-SiO₂、Th-SiO₂及ALD-SiN的蝕刻性。另外，載置台溫度設成為0~10℃、腔室內壓力設成為2.0~3.0Torr。

在圖6(a)中，表示此時之蝕刻量；在圖6(b)中，表示此時之蝕刻選擇比。如圖6所示，確認到：在乙醇氣體之流量比為5~12%的範圍中，ALD-SiO₂的蝕刻量高，且存在有Th-SiO₂及ALD-SiN之蝕刻量偏低的傾向，關於蝕刻選擇比，係ALD-SiO₂/Th-SiO₂及ALD-SiO₂/ALD-SiN皆非常高。具體而言，在乙醇氣體之流量比為5~12%的範圍中，雖係存在有ALD-SiO₂/Th-SiO₂隨著乙醇氣體之流量比的上升而下降的傾向，但其值超過100，且另一方面，ALD-SiO₂/ALD-SiN，係對於乙醇氣體之流量比，近似平坦(flat)，為50附近的值。

[實驗例4]

在此，係除了ALD-SiO₂、Th-SiO₂及ALD-SiN以外，更針對由CVD法所形成之作為SiO₂膜的BSG，確認蝕刻性。

將乙醇氣體相對於HF氣體與乙醇氣體之合計量的流量比設成為以體積%為4.6%、氣體總流量設成為500~1000sccm、載置台溫度設成為0~15℃、腔室內壓力設成為0.5~1.0Torr，且使蝕刻時間發生變化而進行蝕刻。

在圖7(a)中，表示此時之各膜之蝕刻時間與蝕刻量的關係；在圖7(b)中，總括表示相對於ALD-SiO₂及BSG之Th-SiO₂及ALD-SiN的蝕刻選擇比。另外，BSG的初期膜厚，係60nm，在蝕刻量超過60nm的情況下，便無法進行測定。如圖7(a)所示，Th-SiO₂及ALD-SiN，係即使蝕刻時間增加，亦幾乎不會被蝕刻，相對於此，ALD-SiO₂及BSG，係隨著蝕刻時間增加，蝕刻量增加，且如圖7(b)所示，確認到：ALD-SiO₂及BSG，皆相對於Th-SiO₂及ALD-SiN的蝕刻選擇比為極高。

[實驗例5]

在此，確認到SiN膜表面之自然氧化膜的蝕刻性。

作為蝕刻氣體，使用相對於HF氣體與乙醇氣體之合計量而將乙醇氣體的比率設成為以體積%為16.7%、N₂氣體+Ar氣體之合計流量設成為500~1500sccm、氣體總流量設成為1000~2000sccm的氣體，對ALD-SiN重複進行具有下述條件的蝕刻處理複數次：載置台溫度：0~15℃、腔室內壓力：2.0~4.0Torr、蝕刻時間65sec。

在圖8中，表示此時之處理次數與蝕刻量的關係。如該圖所示，第1次的蝕刻量，係0.23nm，相對於此，第2次以後，係保持0.14~0.15nm的低值。吾人認為這是因為，在第1次的蝕刻處理中，存在於ALD-SiN表面之Si的自然氧化膜已被去除。該結果，係表示藉由將乙醇氣體添加於HF氣體的氣體系，使得Si之自然氧化膜被迅速去除，且暗示相對於Th-SiO₂及ALD-SiN而以高選擇比來予以蝕刻Si之自然氧化膜。

<本發明之其他應用>

另外，本發明，係不限定於上述實施形態，可進行各種變形。例如，上述實施形態之裝置只不過是例示，另可藉由各種構成之裝置來實施本發明之蝕刻方法。又，在上述實施形態中，作為處理氣體，雖係使用HF氣體與醇氣體或水蒸氣，但亦可進一步添加F₂氣體。而且，雖表示使用半導體晶圓來作為被處理基板的情形，但並不限於半導體晶圓，亦可為以LCD(液晶顯示器)用基板為代表的FPD(平板顯示器)基板或陶瓷基板等的其他基板。

Claims

一種蝕刻方法，其特徵係，在表面具有藉由化學蒸鍍法或原子層沈積法所形成的第1氧化矽膜，而且將具有第2氧化矽膜(該第2氧化矽膜，係鄰接於前述第1氧化矽膜，且由熱氧化膜所構成)及氮化矽膜的被處理基板配置於腔室內，對前述腔室內供給HF氣體與醇氣體或水蒸氣，藉由此，相對於前述第2氧化矽膜及前述氮化矽膜而選擇性地蝕刻前述第1氧化矽膜，在前述蝕刻之際，將前述腔室內的壓力設成為66.7~1333.3Pa的範圍，且將在前述腔室內載置被處理基板之載置台的溫度設成為0~30℃的範圍。
一種蝕刻方法，其特徵係，將被處理基板(該被處理基板，係具有熱氧化膜及氮化矽膜，且在表面形成有自然氧化膜)配置於腔室內，對前述腔室內供給HF氣體與醇氣體或水蒸氣，藉由此，相對於前述熱氧化膜及前述氮化矽膜而選擇性地蝕刻並去除前述自然氧化膜，在前述蝕刻之際，將前述腔室內的壓力設成為66.7~1333.3Pa的範圍，且將在前述腔室內載置被處理基板之載置台的溫度設成為0~30℃的範圍。
如申請專利範圍第1或2項之蝕刻方法，其中，進一步供給惰性氣體而進行蝕刻處理。
如申請專利範圍第1或2項之蝕刻方法，其中，前述醇氣體，係由下述者所構成：從乙醇(C₂H₅OH)、甲醇(CH₃OH)、丙醇(C₃H₇OH)、丁醇(C₄H₉OH)所選擇的至少一種。
如申請專利範圍第1或2項之蝕刻方法，其中，進行前述蝕刻時之醇氣體或水蒸氣相對於HF氣體+醇氣體或水蒸氣之合計量的體積比率，係以體積%為3~50%的範圍。
一種記憶媒體，其係在電腦上動作，並記憶有用以控制蝕刻裝置的程式，該記憶媒體，其特徵係，前述程式，係在執行時，以進行如申請專利範圍第1~5項中任一項之蝕刻方法的方式，來讓電腦控制前述蝕刻裝置。