TWI879211B - 電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

Abstract

實施形態，係提供一種「即便在省略了穩定步驟的情況下，亦可使基板之處理特性提升」的電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法。 實施形態之電漿處理裝置，係具備有：處理容器，處理基板；上部電極，將處理氣體供給至處理容器內；下部電極，與上部電極對向且被配置於處理容器內，載置基板；電源，將電力供給至上部電極及下部電極的至少任一者，在處理容器內生成電漿；及排氣部，對處理容器內進行排氣，上部電極，係具有：第1面，與下部電極對向；第2面，與第1面相反的一側；擴散部，被介設於第1及第2面之間，使處理氣體予以擴散；複數個氣體供給孔，被配置於第1面，將處理氣體供給至處理容器內；及複數個氣體排氣孔，被配置於第2面，並被連接於排氣部，複數個氣體排氣孔之總面積，係比複數個氣體供給孔的總面積大。

Description

電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法

本發明之實施形態，係關於電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法。

[參閱相關申請]

本申請案，係享有以日本專利申請案第2022-202346號(申請日：2022年12月19日)作為基礎申請案之優先權的利益。本申請案，係藉由參閱該基礎申請案而包含基礎申請案的全部內容。

在半導體裝置之製造工程中，有時進行循環處理，該循環處理，係重覆複數次「以不同處理氣體分別處理基板」的步驟。在像這樣的循環處理中，省略「在切換處理氣體時，使處理氣體之流量等穩定」的穩定步驟，藉此，可使生產率提升。

然而，因穩定步驟的省略，有時導致在混入了上一個步驟中所使用之處理氣體的狀態下，對基板進行處理，並導致基板之處理特性惡化。

本發明所欲解決之課題，係提供一種「即便在省略了穩定步驟的情況下，亦可使基板之處理特性提升」的電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法。

實施形態之電漿處理裝置，係具備有：處理容器，處理基板；上部電極，將處理氣體供給至前述處理容器內；下部電極，與前述上部電極對向且被配置於前述處理容器內，載置前述基板；電源，將電力供給至前述上部電極及前述下部電極的至少任一者，在前述處理容器內生成電漿；及排氣部，對前述處理容器內進行排氣，前述上部電極，係具有：第1面，與前述下部電極對向；第2面，與前述第1面相反的一側；擴散部，被介設於前述第1及第2面之間，使前述處理氣體予以擴散；複數個氣體供給孔，被配置於前述第1面，將前述處理氣體供給至前述處理容器內；及複數個氣體排氣孔，被配置於前述第2面，並被連接於前述排氣部，前述複數個氣體排氣孔之總面積，係比前述複數個氣體供給孔的總面積大。

1:電漿處理裝置

2:半導體裝置

14p:真空泵

18:噴頭

18a:下面

18b:上面

18c:擴散部

20:靜電卡盤

44:高頻電源

181:氣體供給孔

182:氣體導入路徑

183:氣體排氣孔

184:氣體排氣管

185:閥

186a:中心區域

186b:中間區域

186c:外周區域

187a,187b:分隔壁

NL:氮化矽層

OL:氧化矽層

[圖1]，係表示實施形態之電漿處理裝置的構成之一例的剖面圖。

[圖2A]及[圖2B]，係表示實施形態之噴頭的構成之一例的示意圖。

[圖3A]及[圖3B]，係說明關於由實施形態之 電漿處理裝置所進行的晶圓之電漿處理的示意圖。

[圖4]，係表示經過由實施形態之電漿處理裝置所進行的處理而製造之半導體裝置的構成之一例的剖面圖。

[圖5]，係由比較例之電漿處理裝置所進行的電漿處理之時序圖。

[圖6]，係由實施形態的變形例之電漿處理裝置所進行的電漿處理之時序圖。

以下，一邊參閱圖面，一邊詳細地說明關於本發明的實施形態。另外，本發明並不受下述的實施形態所限定。

又，在下述實施形態中之構成要素，係含有該領域具有通常知識者可輕易想到者或實質上相同者。

(電漿處理裝置之構成例)

圖1，係示意地表示實施形態之電漿處理裝置1的構成之一例的剖面圖。電漿處理裝置1，係例如被構成為對形成於晶圓100上之預定層進行蝕刻處理的蝕刻裝置。

如圖1所示般，電漿處理裝置1，係具備有：作為處理容器之腔室11，處理作為基板的晶圓100。腔室11，係例如鋁製，可氣密地進行密封。

在腔室11之上部，係設置有作為上部電極而 發揮功能的噴頭18。噴頭18，係具備有：作為第1面之下面18a，面向腔室11內；及作為第2面之上面18b，被設置於下面18a的相反側，將處理晶圓100時所使用的處理氣體供給至腔室11內。在噴頭18與下面18a與上面18b之間，係介設有空隙，成為使處理晶圓100之處理氣體擴散的擴散部18c。

在噴頭18之上面18b，係設置有：複數個氣體導入路徑182；及複數個氣體排氣孔183。

在複數個氣體導入路徑182，係通過配管連接有氣體供給裝置(皆未圖示)，從複數個氣體導入路徑182向擴散部18c導入處理氣體。

複數個氣體排氣孔183，係經由氣體排氣管184被連接於後述的真空泵14p。氣體排氣管184之上游端，係分歧成複數個，並分別被連接於複數個氣體排氣孔183。在分歧成複數個之氣體排氣管184，係分別設置有閥185。氣體排氣管184之下游端，係經由分歧口14b被連接於真空泵14p，該分歧口14b，係被設置於氣體排氣口14。

在噴頭18之下面18a，係設置有向腔室11貫通的複數個氣體供給孔181。從氣體導入路徑182向擴散部18c所供給之處理氣體，係經由氣體供給孔181被供給至腔室11內。在噴頭18之下方，係以與噴頭18對向的方式，配置有靜電卡盤20。

靜電卡盤20，係在腔室11內水平地支撐處理對象之晶圓100，並且靜電吸附晶圓100，又，亦作為下部 電極作為而發揮功能。在腔室11之側面，係設置有未圖示之晶圓100的搬入搬出口，在晶圓100，係藉由未圖示之搬送臂，自該搬入搬出口被載置於腔室11內的靜電卡盤20。

靜電卡盤20，係被支撐於「從腔室11的中央附近之底壁以筒狀向垂直上方突出」的支撐部12上。支撐部12，係在與噴頭18相隔著預定距離之腔室11的中央附近，以與噴頭18平行對向的方式支撐靜電卡盤20。藉由像這樣的構造，噴頭18與靜電卡盤20，係構成一對平行板電極。

又，靜電卡盤20，係具備有：卡盤機構，靜電吸附晶圓100。卡盤機構，係具備有：卡盤電極24；供電線45；及電源46。在卡盤電極24，係經由供電線45連接有電源46。藉由像這樣的機構，直流電力從電源46被供給至卡盤電極24而使靜電卡盤20上面帶靜電。

在作為下部電極之靜電卡盤20，係連接有供電線41。在供電線41，係連接有隔直流電容器42、匹配器43及高頻電源44。在電漿處理之際，係預定頻率的高頻電力從高頻電源44被供給至靜電卡盤20。藉由像這樣的機構，在腔室11內生成處理氣體的電漿。

在靜電卡盤20之外周，係以覆蓋靜電卡盤20之側面及底面之周緣部的方式配置有絕緣環15。在絕緣環15之上方，係以包圍靜電卡盤20之外周的方式設置有外周環16。外周環16，係於晶圓100的蝕刻時，以使電場在晶圓100之周緣部相對於垂直方向亦即與晶圓100的面垂直之 方向不偏向的方式調整電場。

在絕緣環15與腔室11的側壁之間，係設置有擋板17。擋板17，係具有：複數個氣體排出孔17e，沿板厚方向貫通擋板17。

在比腔室11之擋板17更下部，係設置有氣體排氣口14。在氣體排氣口14，係連接有將腔室11內之氛圍進行排氣的真空泵14p。氣體排氣口14，係具有連接上述氣體排氣管184的分歧口14b。在此，真空泵14p，係排氣部的一例。

腔室11內之由靜電卡盤20及擋板17與噴頭18所隔開的區域，係成為電漿處理室61。由噴頭18所隔開之腔室11內上部的擴散部18c，係成為氣體供給室。由靜電卡盤20及擋板17所隔開之腔室11內下部的區域，係成為氣體排氣室63。

電漿處理裝置1，係具備有：控制部50，控制真空泵14p、高頻電源44、匹配器43、電源46、閥185及氣體供給裝置等的電漿處理裝置1之各部。控制部50，係被構成為具備有未圖示之CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及RAM(Random Access Memory)等的電腦。控制部50亦可被構成為具有適於電漿處理裝置1用途之功能的ASIC(Application Specific Integrated Curcuit)等。

在晶圓100之電漿處理時，係依照控制部50的控制，在靜電卡盤20上載置處理對象即晶圓100，並藉 由卡盤機構予以吸附。又，藉由被連接於氣體排氣口14的真空泵14p，將腔室11內抽真空。當腔室11內達到預定壓力時，則處理氣體從未圖示之氣體供給裝置被供給至噴頭18的擴散部18c，經由氣體供給孔181被供給至電漿處理室61。

又，依照控制部50的控制，在將上部電極即噴頭18接地的狀態下，對下部電極即靜電卡盤20施加高頻電壓，使電漿處理室61內生成電漿。在下部電極側，係藉由高頻電壓所致之自偏壓，於電漿與晶圓100之間產生電位梯度，電漿中的離子被加速朝向靜電卡盤20，進行異向性蝕刻處理。

又，依照控制部50的控制，藉由開啟被連接於氣體排氣管184之閥185的方式，排出擴散部18c內之剩餘的處理氣體。

(上部電極之構成例)

其次，使用圖2A及圖2B，說明關於噴頭18的詳細構成。圖2A及圖2B，係表示實施形態之噴頭18的構成之一例的示意圖。

圖2A，係從上方觀看噴頭18之上面18b的圖，以虛線表示被設置於上面18b之背面亦即擴散部18c側之面的複數個分隔壁187a、187b。

如圖2A所示般，複數個分隔壁187a、187b，係從噴頭18的上面向擴散部18c內突出，將擴散部18c劃分 成複數個區域。

在圖2A之例子中，係兩個分隔壁187a、187b與圓板狀之噴頭18的上面18b呈同心圓狀地設置。分隔壁187a，係被配置於靠近上面18b之中心，具有比較小的直徑。分隔壁187b，係被配置於靠近上面18b之外周，具有比分隔壁187a大的直徑。

又，藉由靠近中心之分隔壁187a，擴散部18c的中心區域186a與其他區域劃分開。藉由靠近外周之分隔壁187b，擴散部18c的外周區域186c與其他區域劃分開。藉由分隔壁187a與分隔壁187b，中心區域186a和外周區域186c之間的中間區域186b與其他區域劃分開。

上述複數個氣體導入路徑182與複數個氣體排氣孔183，係被分散配置於「與由分隔壁187a、187b劃分開的各個區域對應」之上面18b的位置。此時，複數個氣體排氣孔183，係一面避免與複數個氣體導入路徑182的干涉，一面分散配置於上面18b。

在圖2A之例子中，複數個氣體導入路徑182，係沿徑方向呈直線狀地排列而被分散配置於中心區域186a、中間區域186b及外周區域186c。又，複數個氣體排氣孔183，係從中心區域186a經由中間區域186b向外周區域186c放射狀地分散配置。

藉此，在中心區域186a，係各配置有一個氣體導入路徑182與氣體排氣孔183。又，在中間區域186b，係配置兩個氣體導入路徑182與四個氣體排氣孔183。又， 在外周區域186c，係配置兩個氣體導入路徑182與八個氣體排氣孔183。

圖2B，係從下方觀看噴頭18之下面18a的圖。

如圖2B所示般，上述複數個氣體供給孔181，係被分散配置於噴頭18的下面18a。在圖2B之例子中，複數個氣體供給孔181，係被分成靠近噴頭18之下面18a的中心與靠近外周，從下面18a的中心向外周放射狀地分散配置。

在此，以使複數個氣體排氣孔183之總面積比複數個氣體供給孔181之總面積大的方式，設定複數個氣體排氣孔183的總數及各個直徑。在圖2A及圖2B之例子中，係相對於總數較多之氣體供給孔181，較大地構成複數個氣體排氣孔183的直徑，藉此，可使複數個氣體排氣孔183之總面積比複數個氣體供給孔181的總面積增大。

作為一例，在設為「氣體供給孔181之各個直徑是1mm以下例如0.5mm，且氣體供給孔181設置有20個左右」的情況下，可將氣體排氣孔183的各個直徑設為數mm~數十mm例如10mm，並可將氣體排氣孔183的個數設為例如十數個~20個左右。

另外，在圖2A及圖2B之例子中，複數個氣體排氣孔183之直徑，係被設定為彼此相等，複數個氣體供給孔181之直徑，係被設定為彼此相等，複數個氣體排氣孔183之各個直徑，係均被設定為比氣體供給孔181的直 徑大。但是，複數個氣體排氣孔183之直徑，係亦可互不相同，且亦可包含直徑比氣體供給孔181小的氣體排氣孔183。即便在該情況下，亦例如將複數個氣體排氣孔183之平均直徑設定為比複數個氣體供給孔181的平均直徑大等，複數個氣體排氣孔183之總面積只要比複數個氣體供給孔181的總面積大即可。

(電漿處理之例子)

其次，使用圖3A及圖3B，說明關於由實施形態之電漿處理裝置1所進行的晶圓100之電漿處理的例子。由電漿處理裝置1所進行的晶圓100之電漿處理，係例如作為半導體裝置之製造工程的一環而進行。

圖3A及圖3B，係說明關於由實施形態之電漿處理裝置1所進行的晶圓100之電漿處理的示意圖。圖3A，係電漿處理的時序圖，圖3B，係蝕刻對象物的剖面圖。在圖3A及圖3B之例子中，係說明關於「藉由電漿處理裝置1，對複數個氧化矽層OL與複數個氮化矽層NL一層一層地交互層積而成的層積體進行蝕刻」的情形。

此時，將「在蝕刻處理之對象區域具有開口部OP」的遮罩圖案MK形成於層積體之上面，並進行循環處理，該循環處理，係將「以使用了C_mF_n氣體作為第1處理氣體的電漿，蝕刻作為第1層之氧化矽層OL」的步驟與「以使用了C_xH_yF_z氣體作為第2處理氣體的電漿，蝕刻作為第2層之氮化矽層NL」的步驟交互地重覆複數次。

在氧化矽層OL的蝕刻中，使用C_mF_n氣體，藉此，相對於氮化矽層NL選擇性地蝕刻氧化矽層OL。在氮化矽層NL的蝕刻中，使用C_xH_yF_z氣體，藉此，相對於氧化矽層OL選擇性地蝕刻氮化矽層NL。

如圖3A及圖3B所示般，例如為了蝕刻最上層的氧化矽層OL，於時刻t1，將C_mF_n氣體從氣體導入路徑182導入擴散部18c，並進一步將C_mF_n氣體從氣體供給孔181供給至腔室11內。

與C_mF_n氣體之供給時間點相同地，於時刻t1，將高頻電力(RF)從高頻電源44供給至靜電卡盤20，在腔室11內生成C_mF_n氣體的電漿。

藉此，開始最上層之氧化矽層的蝕刻。另外，在緊接著開始供給C_mF_n氣體後，C_mF_n氣體之流量，係在經過若干時間後，穩定為所期望的值。

其後，例如藉由使C_mF_n氣體的電漿維持作為第1期間之預定期間的方式，預定層厚之氧化矽層OL被去除，基底之氮化矽層NL露出於開口部OP的底部。在經過該預定期間而最上層的氧化矽層OL被去除之時刻t2的時間點，停止來自高頻電源44之高頻電力的供給，並且停止C_mF_n氣體的供給。

在時刻t2之C_mF_n氣體的供給停止後至時刻t3為止的期間，藉由與腔室11下部連接的真空泵14p，殘留於腔室11內之C_mF_n氣體被予以排出。又，與腔室11內之排氣並行地，在從時刻t2至時刻t3為止的期間，開啟複數個 閥185，殘留於擴散部18c內之C_mF_n氣體從氣體排氣孔183經由氣體排氣管184向真空泵14p排氣。

在此，如上述般，複數個氣體排氣孔183之總面積，係被設計為比複數個氣體供給孔181的總面積大。因此，在「使用真空泵14p，分別從腔室11上部之氣體排氣孔183與腔室11下部之氣體排氣口14進行排氣」的情況下，擴散部18c內之壓力比腔室11內的壓力低。藉此，殘留於腔室11內之C_mF_n氣體，係經由腔室11下部的氣體排氣口14排出，殘留於擴散部18c內之C_mF_n氣體，係不會流入腔室11內而是經由氣體排氣孔183從腔室11上部排出。

在C_mF_n氣體分別從腔室11內及擴散部18c內排出後，於時刻t3關閉閥185，停止擴散部18c內的排氣。

又，例如為了去除最上層之氧化矽層OL，蝕刻露出於開口部OP的氮化矽層NL，因此，在時刻t3至時刻t4的期間，將C_xH_yF_z氣體從氣體導入路徑182經由擴散部18c及氣體供給孔181供給至腔室11內，並且從高頻電源44供給高頻電力，在腔室11內生成C_xH_yF_z氣體的電漿。

藉此，開始進行藉由氧化矽層OL之蝕刻而露出之氮化矽層NL的蝕刻。另外，在緊接著開始供給C_xH_yF_z氣體後，C_xH_yF_z氣體之流量，係在經過若干時間後，穩定為所期望的值。

其後，例如藉由使C_xH_yF_z氣體的電漿維持作為第2期間之預定期間的方式，預定層厚之氮化矽層NL被 去除，基底之氧化矽層OL露出於開口部OP的底部。在經過該預定期間而上層的氮化矽層NL被去除之時刻t4的時間點，停止來自高頻電源44之高頻電力的供給，並且停止C_xH_yF_z氣體的供給。

在時刻t4之C_xH_yF_z氣體的供給停止後至時刻t5為止的期間，藉由與腔室11下部連接的真空泵14p，排出殘留於腔室11內之C_xH_yF_z氣體，並且開啟複數個閥185，從氣體排氣孔183排出殘留於擴散部18c內的C_xH_yF_z氣體。

此時，擴散部18c內之壓力亦比腔室11內的壓力低。藉此，殘留於腔室11內之C_xH_yF_z氣體，係經由腔室11下部的氣體排氣口14排出，殘留於擴散部18c內之C_xH_yF_z氣體，係不會流入腔室11內而是經由氣體排氣孔183從腔室11上部排出。

在C_xH_yF_z氣體分別從腔室11內及擴散部18c內排出後，於時刻t5關閉閥185，停止擴散部18c內的排氣。

其後，在從時刻t5至時刻t6為止的期間，將C_mF_n氣體供給至腔室11內並供給高頻電力，以C_mF_n氣體的電漿，蝕刻下一個氧化矽層OL。

又，在從時刻t6至時刻t7為止的期間，將殘留於腔室11內之C_mF_n氣體經由氣體排氣口14排出，並且開啟閥185，將殘留於擴散部18c內的C_mF_n氣體經由氣體排氣孔183排出。

其後，關閉閥185，在從時刻t7至時刻t8為止的期間，將C_xH_yF_z氣體供給至腔室11內並供給高頻電力，以C_xH_yF_z氣體的電漿，蝕刻下一個氮化矽層NL。

又，在從時刻t8至時刻t9為止的期間，將殘留於腔室11內之C_xH_yF_z氣體經由氣體排氣口14排出，並且開啟閥185，將殘留於擴散部18c內的C_xH_yF_z氣體經由氣體排氣孔183排出。

其後，關閉閥185，在從時刻t9至時刻t10為止的期間，將C_mF_n氣體供給至腔室11內並供給高頻電力，以C_mF_n氣體的電漿，蝕刻下一個氧化矽層OL。

又，在從時刻t10至時刻t11為止的期間，將殘留於腔室11內之C_mF_n氣體經由氣體排氣口14排出，並且開啟閥185，將殘留於擴散部18c內的C_mF_n氣體經由氣體排氣孔183排出。

其後，關閉閥185，在從時刻t11至時刻t12為止的期間，將C_xH_yF_z氣體供給至腔室11內並供給高頻電力，以C_xH_yF_z氣體的電漿，蝕刻下一個氮化矽層NL。

以下亦與上述相同地，交替地重覆C_mF_n氣體與C_xH_yF_z氣體之供給，交替地生成該些氣體的電漿，適當地蝕刻氧化矽層OL與氮化矽層NL。

藉由以上，由實施形態之電漿處理裝置1所進行的晶圓100之處理便結束。

另外，在圖3A及圖3B中，為了容易在圖面上區別使用了異種氣體的各步驟，將C_xH_yF_z氣體之流量設 為比C_mF_n氣體的流量多，將C_xH_yF_z氣體之電漿生成時的高頻電力設為比C_mF_n氣體之電漿生成時的高頻電力小。但是，圖3A及圖3B所示之時序圖，係僅為一例，C_mF_n氣體與C_xH_yF_z氣體的流量比及各氣體之電漿生成時的高頻電力之大小關係等，係可進行各種設定。

(半導體裝置之構成例)

其次，使用圖4，說明關於包含由上述電漿處理裝置1所進行的處理而製造之半導體裝置2的構成例。但是，在圖4中，係考慮圖面之觀察的容易度而省略陰影線。又，在圖4中，X方向及Y方向，係皆為沿著後述之字元線WL的面之朝向的方向，X方向與Y方向相互正交。

如圖4所示般，半導體裝置2，係在基板SB上具備有周邊電路CUA、記憶體區域MR、貫通接點區域TP及階梯區域SR。

基板SB，係例如矽基板等的半導體基板。在基板SB，係配置有包含電晶體TR及配線等的周邊電路CUA。周邊電路CUA，係有助於後述之記憶單元的動作。

周邊電路CUA，係被絕緣層40覆蓋。在絕緣層40上，係配置有源極線SL。在源極線SL上，係使氧化矽層等的絕緣層介設於各個之間而層積有複數個字元線WL。複數個字元線WL，係被絕緣層50覆蓋。絕緣層50，係亦擴展到複數個字元線WL的周圍。

在複數個字元線WL，係設置有沿X方向排列 的記憶體區域MR、階梯區域SR及貫通接點區域TP。

記憶體區域MR，係分別被配置於複數個字元線WL的X方向兩端部。在記憶體區域MR，係配置有於層積方向上貫通字元線WL的複數個柱PL。在柱PL與字元線WL之交叉部，係形成複數個記憶單元。藉此，半導體裝置2，係例如被構成為三維非揮發性記憶體，該三維非揮發性記憶體，係記憶單元三維地被配置於記憶體區域MR。

階梯區域SR及貫通接點區域TP，係被配置於X方向兩側的記憶體區域MR之間的位置。

在階梯區域SR中，係複數個字元線WL沿層積方向呈階梯狀地向下挖。亦即，複數個字元線WL，係在階梯區域SR中，從X方向側及Y方向側朝向底面階梯狀地遞降。

各階層之字元線WL，係在隔著階梯區域SR的X方向兩側保持電性導通。在複數個字元線WL之各階的階面部分，係分別配置有將各階層之字元線WL與上層配線連接的接點CC。

藉此，可將層積成多層的字元線WL個別地引出。從該些接點CC對X方向兩側之記憶體區域MR內的記憶單元，經由與其記憶單元相同之高度位置的字元線WL而施加寫入電壓及讀出電壓等。

在貫通接點區域TP，係配置有貫通複數個字元線WL的貫通接點C4。貫通接點C4，係將「被配置於下 方之基板SB上的周邊電路CUA與被連接於階梯區域SR之接點CC的上層配線」連接。從接點CC被施加至記憶單元之各種電壓，係經由貫通接點C4及上層配線等，藉由周邊電路CUA予以控制。

在製造像這樣的半導體裝置2時，係在形成有周邊電路CUA之基板SB上，經由源極線SL形成「由複數個氧化矽層與複數個氮化矽層一層一層地交互層積而成」的層積體。

又，將該層積體的一部分區域呈階梯狀地蝕刻加工而形成階梯區域SR。又，相同地藉由蝕刻加工，在層積體形成用以形成柱PL的記憶孔，將記憶體層及半導體層等填充於記憶孔內。

其後，藉由被稱為替換處理之處理，將層積體的複數個氮化矽層置換為導電層，形成字元線WL。又，在階梯區域SR形成接點CC，在層積體之上層，係形成上層配線等。

在上述製造工程中，在將替換處理前的層積體蝕刻加工之際，例如使用由上述電漿處理裝置1所進行的循環處理。亦即，可一邊切換氣體種類，一邊對層積體之氧化矽層OL與氮化矽層NL進行電漿處理，藉此，在層積體形成所期望的構成。

(比較例)

在半導體裝置之製造工程中，有時進行「一邊切換氣 體種類，一邊對層積有複數個種類的層之構造進行蝕刻」的電漿處理。在電漿處理裝置中，係通常在氣體之切換時等，將穩定步驟插入電漿處理條件不同的步驟間。在圖5中表示關於穩定步驟。

圖5，係由比較例之電漿處理裝置所進行的電漿處理之時序圖。如圖5所示般，在比較例之電漿處理中，係在「於時刻t1、t5、t9，施加高頻電力而生成C_mF_n氣體的電漿」之前及「於時刻t3、t7、t11，施加高頻電力而生成C_xH_yF_z氣體的電漿」之前，於時刻ts開始各個C_mF_n氣體及C_xH_yF_z氣體的供給。而且，從該時刻ts起，進行「謀求各個氣體流量及腔室內的壓力之穩定」的穩定步驟。在各個氣體流量及腔室內之壓力穩定為所期望的值後，於時刻t1、t5、t9或時刻t3、t7、t11之時間點，施加高頻電力而開始電漿處理。

又，在比較例之電漿處理中，係在「從於時刻t2、t6、t10停止C_mF_n氣體之供給起至下一個ts為止」的期間與「從於時刻t4、t8、t12停止C_xH_yF_z氣體之供給起至下一個ts為止」的期間，設置有從腔室內排出殘留氣體的步驟。

在此，由於隨著層積構造多層化，電漿處理需要長時間而導致生產率減低，因此，例如有時省略氣體之切換時的穩定步驟而謀求生產率之提升。在各氣體之切換時省略圖5所示的穩定步驟，藉此，在對經多層化的層積構造進行循環處理之際等，係可獲得生產率提升的效 果。

然而，在氣體種類之切換時，前個步驟中所使用的處理氣體有時會殘留於噴頭之擴散部。在省略了穩定步驟的情況下，得知該殘留氣體混入下一個步驟而導致使電漿處理特性惡化。具體而言，係可列舉出：由於在不同層之蝕刻處理中，係使用分別對於另一方之層具有選擇性的處理氣體，因此，導致混入的殘留氣體使相對於另一方之層的選擇比降低。藉此，在去除一方之層的過程中，導致作為基底的另一方之層亦被去除，製程的控制性降低。

根據實施形態之電漿處理裝置1，噴頭18，係具有：複數個氣體供給孔181，被配置於下面18a，將處理氣體供給至腔室11內；及複數個氣體排氣孔183，被配置於上面18b，並被連接真空泵14p。又，複數個氣體排氣孔183之總面積，係比複數個氣體供給孔181的總面積大。

藉由像這樣的裝置構成，在氣體種類之切換時，可將殘留於擴散部18c之前個步驟的處理氣體從腔室11上部排出。由於使氣體排氣孔183的總面積比氣體供給孔181增大，因此，殘留之處理氣體被供給至腔室11內的情形亦得到抑制。藉此，即便在省略了穩定步驟的情況下，亦可使晶圓100的處理特性提升。

根據實施形態之電漿處理裝置1，複數個氣體排氣孔183，係分散配置於與藉由分隔壁187a、187b所分割的擴散部18c之複數個區域對應之上面18b的位置。藉 此，可從所分割的擴散部18c之各區域排出殘留的處理氣體。

根據實施形態之半導體裝置2的製造方法，在停止C_mF_n氣體之電漿生成及C_mF_n氣體之供給後、C_xH_yF_z氣體之供給前，經由被配置於18之上面18b的複數個氣體排氣孔183排出擴散部18c內之C_mF_n氣體。藉此，即便在省略了穩定步驟的情況下，亦可使晶圓100的處理特性提升。

根據實施形態之半導體裝置2的製造方法，排出擴散部18c內之C_mF_n氣體時，係與擴散部18c內的C_mF_n氣體之排氣並行地對腔室11內進行排氣，此時，擴散部18c內之壓力控制為比腔室11內的壓力低。

藉此，抑制殘留之C_mF_n氣體被供給至腔室11內，並可進一步抑制C_mF_n氣體混入下一個步驟之C_xH_yF_z氣體。

又，如上述般，由於與經由氣體排氣口14之腔室11內的排氣並行地進行擴散部18c之排氣，因此，即便進行擴散部18c內之排氣，亦可維持省略了穩定步驟所致之生產率的提升效果。

根據實施形態之半導體裝置2的製造方法，排出擴散部18c內之C_mF_n氣體時，係開啟「被設置於複數個氣體排氣孔183與排出腔室11內的真空泵14p之間」的閥185，排出C_mF_n氣體，並在C_xH_yF_z氣體之供給前，關閉閥185，停止擴散部18c的排氣。藉此，藉由在噴頭18設置氣 體排氣孔183等的方式，可抑制對電漿處理造成影響。

根據實施形態之半導體裝置2的製造方法，作為氧化矽層OL之處理氣體，選擇相對於氮化矽層NL選擇性地蝕刻氧化矽層OL的氣體種類，作為氮化矽層NL之處理氣體，選擇相對於氧化矽層OL選擇性地蝕刻氮化矽層NL的氣體種類。

即便在使用該些氣體進行省略了穩定步驟之循環處理的情況下，係亦可抑制氧化矽層OL之處理氣體與氮化矽層NL之處理氣體混合而導致各層的選擇比惡化。

另外，在上述實施形態中，係雖設為相對於複數個氣體排氣孔183，在氣體排氣管184之分歧的上游端分別設置閥185，但亦可設為在被整合成一個之下游側的氣體排氣管184至少設置閥。又，設置於氣體排氣管184之閥，係亦可為能使開合度改變而調整殘留氣體之排氣量的蝶閥等。

又，在上述實施形態中，係雖設為在電漿處理裝置1中，將高頻電力施加至下部電極即靜電卡盤20，但高頻電力亦可被施加至上部電極即噴頭18，且亦可被施加至上下部電極兩者。另外，電漿處理裝置，係亦可為使用了ICP(Inductively Coupled Plasma)等的其他電漿源之裝置。

又，在上述實施形態中，電漿處理裝置1，係設為蝕刻晶圓100上之預定層的蝕刻裝置。但是，上述 實施形態之構成，係亦可應用於在晶圓形成預定層的CVD(Chemical Vapor Deposition)裝置或去除光阻層等之有機層的灰化裝置等。

(變形例)

其次，使用圖6，說明關於實施形態的變形例之電漿處理的例子。在變形例之電漿處理中，係在氣體種類之切換時，提前進行下一個處理氣體的供給，該點與上述實施形態不同。

另外，在以下之說明中，係引用上述實施形態的圖1~圖2B等，在電漿處理裝置的各部構成中使用與上述實施形態之電漿處理裝置1相同的符號。

圖6，係由實施形態的變形例之電漿處理裝置所進行的電漿處理之時序圖。

如圖6所示般，在變形例之電漿處理中，亦進行循環處理，該循環處理，係將「以使用了C_mF_n氣體的電漿來蝕刻氧化矽層OL」的步驟與「以使用了C_xH_yF_z氣體的電漿來蝕刻氮化矽層NL」的步驟交互地重覆複數次。

亦即，在從時刻t1至時刻t2為止的期間，將C_mF_n氣體供給至腔室11內並供給高頻電力，以C_mF_n氣體的電漿，蝕刻氧化矽層OL。

又，在從時刻t2至時刻t3為止的期間，將殘留於腔室11內之C_mF_n氣體經由氣體排氣口14排出，並且開啟閥185，將殘留於擴散部18c內的C_mF_n氣體經由氣體排氣 孔183排出。

在變形例之電漿處理中，係與上述C_mF_n氣體之排氣並行地，於時刻t2，開始下一個步驟的處理氣體即C_xH_yF_z氣體從氣體導入路徑182向擴散部18c之導入。

如此一來，在比開始下一個電漿處理的時刻t3之前的時間點，開始C_xH_yF_z氣體向擴散部18c之導入，藉此，例如於時刻t3中直至開始下一個電漿處理為止的期間，可謀求C_xH_yF_z氣體之流量的穩定化。藉此，可更迅速地轉移至下一個步驟，又，C_xH_yF_z氣體所致之電漿處理中的處理特性提升。

又，假設即便在擴散部18c內之排氣時間內即從時刻t2至時刻t3為止的期間無法使C_xH_yF_z氣體的流量充分地穩定，亦可縮短於時刻t3中開始電漿處理後直至C_xH_yF_z氣體之流量穩定所需的時間。藉此，可縮短C_xH_yF_z氣體之流量保持不穩定而電漿處理進行的時間，且即便在該情況下，C_xH_yF_z氣體所致之電漿處理的處理特性亦提升。

此時，擴散部18c內，係正在經由氣體排氣孔183進行排氣。因此，導入擴散部18c之C_xH_yF_z氣體的大部分，係不會被供給至腔室11內而是與殘留於擴散部18c內的C_mF_n氣體一起直接從氣體排氣孔183被排出。藉此，即便在C_mF_n氣體之排氣中開始導入C_xH_yF_z氣體，例如亦可抑制阻礙來自腔室11內及擴散部18c內之C_mF_n氣體的排氣。

其後，在持續向擴散部18c內導入C_xH_yF_z氣體的狀態下，關閉閥185且開始向腔室11內供給C_xH_yF_z氣體，在從時刻t3至時刻t4為止的期間供給高頻電力，以C_xH_yF_z氣體的電漿，蝕刻氮化矽層NL。

又，在從時刻t4至時刻t5為止的期間，將殘留於腔室11內之C_xH_yF_z氣體經由氣體排氣口14排出，並且開啟閥185，將殘留於擴散部18c內的C_xH_yF_z氣體經由氣體排氣孔183排出。

在變形例之電漿處理中，係此時亦與上述C_xH_yF_z氣體之排氣並行地，於時刻t4，開始下一個步驟的處理氣體即C_mF_n氣體從氣體導入路徑182向擴散部18c之導入。

如此一來，在比開始下一個電漿處理的時刻t5之前的時間點，開始C_mF_n氣體向擴散部18c之導入，藉此，例如於時刻t5中直至開始下一個電漿處理為止的期間，可謀求C_mF_n氣體之流量的穩定化，或可縮短在開始下一個電漿處理後直至C_mF_n氣體之流量穩定所需的時間。又，可更迅速地轉移至下一個步驟。

又，導入擴散部18c之C_mF_n氣體的大部分，係不會被供給至腔室11內而是與殘留於擴散部18c內的C_xH_yF_z氣體一起直接從氣體排氣孔183被排出。因此，例如可抑制阻礙來自腔室11內及擴散部18c內之C_xH_yF_z氣體的排氣。

其後，在持續向擴散部18c內導入C_mF_n氣體 的狀態下，關閉閥185且開始向腔室11內供給C_mF_n氣體，在從時刻t5至時刻t6為止的期間供給高頻電力，以C_mF_n氣體的電漿，蝕刻氧化矽層OL。

以下亦與上述相同地，交替地重覆C_mF_n氣體與C_xH_yF_z氣體之供給，交替地生成該些氣體的電漿，適當地蝕刻氧化矽層OL與氮化矽層NL。

藉由以上，實施形態的電漿處理便結束。

另外，在圖6之例子中，係將「開啟閥185而開始擴散部18c內之排氣的時間點和開始C_mF_n氣體與C_xH_yF_z氣體的各處理氣體向擴散部18c內之導入的時間點」設為相同時刻。但是，在從處理氣體之導入開始起直至流量穩定所需的時間足夠短的情況下，係亦可在落後於開始擴散部18c內之排氣的時間點，開始各處理氣體向擴散部18c內之導入。

根據變形例之電漿處理裝置，排出擴散部18c內之C_mF_n氣體時，係與擴散部18c內的C_mF_n氣體之排氣並行地，開始向擴散部18c內之C_xH_yF_z氣體的導入。藉此，可迅速地轉移至下一個步驟，使電漿處理裝置的生產率更進一步提升。又，可使下一個電漿處理時之C_xH_yF_z氣體的流量穩定，並可更進一步使晶圓的處理特性提升。

根據變形例之電漿處理裝置，除此以外，亦發揮與上述實施形態之電漿處理裝置1相同的效果。

雖然說明了本發明的幾個實施形態，但該些實施形態係作為例子所提出之樣態，並非意圖限定發明的 範圍。該些新的實施形態，係能以其他各種形態來予以實施，在不脫離發明之主旨的範圍內可進行各種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，係包含於發明之範圍或主旨，並且包含於在申請專利範圍所記載的發明與其等同的範圍。

1:電漿處理裝置

11:腔室

12:支撐部

14:氣體排氣口

14b:分歧口

14p:真空泵

15:絕緣環

16:外周環

17:擋板

17e:氣體排出孔

18:噴頭

18a:下面

18b:上面

18c:擴散部

20:靜電卡盤

24:卡盤電極

41:供電線

42:隔直流電容器

43:匹配器

44:高頻電源

45:供電線

46:電源

50:控制部

61:電漿處理室

63:氣體排氣室

100:晶圓

181:氣體供給孔

182:氣體導入路徑

183:氣體排氣孔

184:氣體排氣管

185:閥

Claims (19)

1. 一種電漿處理裝置，其特徵係，具備有：處理容器，處理基板；上部電極，將處理氣體供給至前述處理容器內；下部電極，與前述上部電極對向且被配置於前述處理容器內，載置前述基板；電源，將電力供給至前述上部電極及前述下部電極的至少任一者，在前述處理容器內生成電漿；及排氣部，對前述處理容器內進行排氣，前述上部電極，係具有：第1面，與前述下部電極對向；第2面，與前述第1面相反的一側；擴散部，被介設於前述第1及第2面之間，使前述處理氣體予以擴散；複數個氣體供給孔，被配置於前述第1面，將前述處理氣體供給至前述處理容器內；及複數個氣體排氣孔，被配置於前述第2面，並被連接於前述排氣部，前述複數個氣體排氣孔之總面積，係比前述複數個氣體供給孔的總面積大。
2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中，前述複數個氣體排氣孔之平均直徑，係比前述複數個氣體供給孔的平均直徑大。
3. 如請求項1之電漿處理裝置，其中，前述複數個氣體供給孔，係分散配置於前述第1面，前述複數個氣體排氣孔，係分散配置於前述第2面。
4. 如請求項1之電漿處理裝置，其中，前述上部電極，係更具有：分隔壁，將前述擴散部劃分成複數個區域，前述複數個氣體排氣孔，係分散配置於前述第2面之與前述複數個區域對應的位置。
5. 如請求項1之電漿處理裝置，其中，在前述複數個氣體排氣孔與前述排氣部之間更具備有閥。
6. 如請求項1之電漿處理裝置，其中，更具備有：複數個氣體排氣管，將前述複數個氣體排氣孔與前述排氣部之間分別連接；及複數個閥，分別被設置於前述複數個氣體排氣管。
7. 如請求項1之電漿處理裝置，其中，前述上部電極，係更具有：複數個氣體導入路徑，被配置於前述第2面，將前述處理氣體經由前述擴散部及前述氣體供給孔供給至前述處理容器內。
8. 如請求項7之電漿處理裝置，其中，前述複數個氣體排氣孔，係一面避免與前述複數個氣體導入路徑的干涉，一面分散配置於前述第2面。
9. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵係，將基板搬入至處理基板的處理容器內，將前述基板載置於與前述處理容器內之上部電極對向的下部電極，從被配置於前述上部電極之與前述下部電極對向的第1面之複數個氣體供給孔供給第1處理氣體，將電力供給至前述上部電極及前述下部電極之至少任一者，於第1期間，在前述處理容器內生成前述第1處理氣體的電漿，在經過前述第1期間後，停止前述電漿之生成及前述第1處理氣體的供給，從被配置於前述第1面的複數個氣體供給孔供給第2處理氣體，將電力供給至前述上部電極及前述下部電極之至少任一者，於第2期間，在前述處理容器內生成第2處理氣體的電漿，在停止前述電漿之生成及前述第1處理氣體的供給後、前述第2處理氣體的供給前，隔著使前述第1處理氣體從前述第1面予以擴散的擴散部，經由被配置於與前述第1面相反的一側而設置之第2面的複數個氣體排氣孔，排出前述擴散部內的前述第1處理氣體，排出前述擴散部內之前述第1處理氣體時，係與前述擴散部內的前述第1處理氣體之排氣並行地對前述處理容 器內進行排氣，此時，前述擴散部內之壓力控制為比前述處理容器內的壓力低。
10. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中，前述複數個氣體排氣孔之總面積，係比前述複數個氣體供給孔的總面積大。
11. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中，前述複數個氣體排氣孔之平均直徑，係比前述複數個氣體供給孔的平均直徑大。
12. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中，前述上部電極，係更具有：分隔壁，將前述擴散部劃分成複數個區域，前述複數個氣體排氣孔，係分散配置於前述第2面之與前述複數個區域對應的位置。
13. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中，排出前述擴散部內之前述第1處理氣體時，係開啟被設置於前述複數個氣體排氣孔與對前述處理容器內進行排氣的排氣部之間的閥，排出前述第1處理氣體。
14. 如請求項13之半導體裝置之製造方法，其中，在排出前述第1處理氣體後、前述第2處理氣體的供給 前，關閉前述閥，停止前述擴散部之排氣。
15. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中，將前述第1處理氣體的電漿生成與前述第2處理氣體的電漿生成重覆複數次，在生成前述第2處理氣體的電漿後生成前述第1處理氣體的電漿時，係在經過前述第2期間而停止前述電漿之生成及前述第2處理氣體的供給後、前述第1處理氣體的供給前，經由前述複數個氣體排氣孔，排出前述擴散部內的前述第2處理氣體。
16. 如請求項15之半導體裝置之製造方法，其中，排出前述擴散部內之前述第2處理氣體時，係開啟被設置於前述複數個氣體排氣孔與對前述處理容器內進行排氣的排氣部之間的閥，排出前述第2處理氣體。
17. 如請求項16之半導體裝置之製造方法，其中，在排出前述第2處理氣體後、前述第1處理氣體的供給前，關閉前述閥，停止前述擴散部之排氣。
18. 如請求項15之半導體裝置之製造方法，其中，藉由前述第1處理氣體的電漿來蝕刻第1層，藉由前述第2處理氣體的電漿來蝕刻第2層。
19. 如請求項18之半導體裝置之製造方法， 其中，選擇「藉由前述第1處理氣體之電漿，相對於前述第2層選擇性地蝕刻前述第1層」的氣體種類作為前述第1處理氣體，選擇「藉由前述第2處理氣體之電漿，相對於前述第1層選擇性地蝕刻前述第2層」的氣體種類作為前述第2處理氣體。

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