专利名称：蚀刻方法、蚀刻装置和环部件的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及将处理气体等离子体化来对基板进行蚀刻的蚀刻方法、蚀刻装置和上述蚀刻方法所使用的环部件。
背景技术：
在形成半导体装置的多层配线结构的工序中，有时进行等离子体蚀刻处理，该等离子体蚀刻处理是在形成于例如由Si (硅)构成的半导体晶片(以下称为“晶片”)上的各种膜上，形成由槽或通孔构成的嵌入(damascene)结构的凹部。进行上述等离子体蚀刻处理的装置具备载置上述晶片的载置台和在载置于该载置台上的晶片的外周设置的聚焦环。该聚焦环是为了使等离子体在上述晶片表面上以高的均匀性分布而设置的。并且，可以认为为了这样获得等离子体分布的高均匀性，构成为该聚 焦环的电导率等电特性与晶片的电导率等电特性接近是非常有效的。因此，有时上述聚焦环由与构成上述晶片的材质相同的Si均匀地构成。在晶片表面露出的被蚀刻膜的材质是各种各样的。并且，在构成该被蚀刻膜的材质与构成聚焦环的材质不同的情况下，由于等离子体的活性种对每种材质的反应度不同，所以在晶片与聚焦环的边界附近，等离子体所含的活性种对于晶片的径向内侧分布不均匀。其结果是，本发明的发明人发现晶片的外缘部的蚀刻速率相对于晶片的中央部的蚀刻速率增大或减小。在日本特开2006-140423号公报和日本特开2008-78208号公报中记载了具备聚焦环的等离子体蚀刻装置，但是并未记载解决上述问题的方法。
发明内容
本发明提供一种在将处理气体等离子体化、对基板上的被蚀刻膜进行干式蚀刻时能够进行均匀性高的蚀刻处理的技术。本发明的蚀刻方法为对基板上的被蚀刻膜进行干式蚀刻的方法，其特征在于，包括将基板搬入处理容器内并载置于载置台的工序；蚀刻工序，在以包围基板的方式配置有环部件的状态下，从与基板对置的气体供给部喷淋状地排出处理气体，并且使处理气体等离子体化，对被蚀刻膜进行蚀刻，其中，所述环部件至少表面部的主成分与被蚀刻膜的主成分为相同材质；和经由排气通道对所述处理容器内抽真空的工序，其中，所述被蚀刻膜为除硅膜和硅氧化膜外的膜(即不为硅膜和硅氧化膜的膜)。本发明的另一种蚀刻方法为对基板上的被蚀刻膜进行干式蚀刻的方法，其特征在于，包括向以包围载置在处理容器内的载置台的基板的方式设置的环部件供给成膜气体，在该环部件表面形成主成分与后续在所述处理容器内进行蚀刻的基板上的被蚀刻膜的主成分为相同材质的膜的工序；接着将基板搬入所述处理容器内并载置于载置台的工序；然后，在以包围基板的方式配置有上述环部件的状态下，从与基板对置的气体供给部喷淋状地排出处理气体，并且使处理气体等离子体化，对被蚀刻膜进行蚀刻的工序；和经由排气通道对处理容器内抽真空的工序。在所述环部件的表面进行成膜的工序，例如在进行蚀刻的所述处理容器内进行。又一种蚀刻方法为对基板上的被蚀刻膜进行干式蚀刻的方法，其特征在于，包括将以包围载置在处理容器内的载置台上的基板的方式设置的环部件更换为至少表面部的主成分和后续在所述处理容器内进行蚀刻的基板上的被蚀刻膜的主成分为相同材质的环部件的工序；接着将基板搬入所述处理容器内并载置于载置台的工序；然后，在以包围基板的方式配置有上述更换后的环部件的状态下，从与基板对置的气体供给部喷淋状地排出处理气体，并且使处理气体等离子体化，对被蚀刻膜进行蚀刻的工序；和经由排气通道对处理容器内抽真空的工序。本发明的蚀刻装置为在真空氛围下对基板上的被蚀刻膜进行干式蚀刻的装置，其特征在于，具备处理容器，其内部设置有用于载置基板的载置台；气体供给部，与所述载置台对置，喷淋状地排出处理气体；用于使所述处理气体等离子体化的单元；以包围所述载置台上的基板的方式设置的环部件；向所述气体供给部供给蚀刻用的气体的蚀刻气体供给源；成膜气体供给源，向气体供给部供给气体，该气体用于在所述环部件的表面形成主成分与基板上的被蚀刻膜的主成分相同的材质的膜；和控制部，其输出控制信号，使得在将基 板搬入处理容器内之前，从成膜气体供给源经由气体供给部向处理容器内供给成膜气体，使所述环部件的表面成膜。本发明的环部件为以包围基板的方式配置的环部件，其特征在于用于上述蚀刻方法。根据本发明，将表面部的主成分与基板的被蚀刻膜的主成分为相同材质的环部件以包围该基板的方式配置，将处理气体等离子体化，对被蚀刻膜进行蚀刻。由此，能够抑制基板的中央部和基板的外缘部之间的等离子体的活性种的分布存在偏差，能够进行均匀性高的蚀刻处理。
图I是本发明的等离子体蚀刻装置的纵截侧面图。图2是在上述等离子体蚀刻装置中被蚀刻的晶片表面的纵截侧面图。图3是表示上述等离子体蚀刻装置中的处理顺序的工序图。图4是表示上述等离子体蚀刻装置中的处理顺序的工序图。图5是表示晶片W和聚焦环被蚀刻的状况的说明图。图6是本发明的半导体制造装置的平面图。图7是上述半导体制造装置中设置的载置台的纵截侧面图。图8是表示在上述载置台与搬送单元之间交接晶片的方式的说明图。图9是表示上述半导体制造装置中设置的聚焦环待机模块的纵截侧面图。图10是表示聚焦环的其他构成例的纵截侧面图。图11是表示模拟的结果的说明图。图12是表示模拟的结果的说明图。图13是表示模拟的结果的说明图。图14是表示模拟的结果的说明图。
具体实施例方式(第一实施方式)下面，对本发明的等离子体蚀刻装置I进行说明。该等离子体蚀刻装置I是磁控管方式的反应性离子蚀刻装置。图中10是例如由铝等导电性部件构成的气密的处理容器，该处理容器10接地。另外，该处理容器10中，兼做为气体喷头的上部电极2与兼做为下部电极的载置台3彼此相对地设置，该气体喷头是用于导入进行蚀刻的处理气体的气体供给部。载置台3上载置有作为基板的、由硅构成的晶片W。在处理容器10的底部连接有排气管11，该排气管11上连接有真空排气单元，例如
连接有涡轮分子泵或干式泵等真空泵12。并且，在处理容器10的侧壁设置有开口部13a，该开口部13a具备自由开关的闸门阀13，并且用于搬入或搬出晶片W。在上述上部电极2的下表面，穿设有气体供给路21，例如穿设有经由配管和缓冲室21a连通的多个气体排出口 22，构成为能够向载置于上述载置台3上的晶片W排出规定的处理气体。上述气体供给路21的基端侧与气体供给系统23连接。气体供给系统23具备用于在后述的聚焦环4的表面形成各种膜的成膜用的处理气体的供给源；和用于对晶片W进行蚀刻的蚀刻用的处理气体的供给源。关于从各气体供给源供给的处理气体后面详述。气体供给系统23具备阀或流量调节部等的供给控制装置等，能够向处理容器10内供给各处理气体。 另外，在上部电极2连接有用于通过匹配器25供给高频电力的高频电源部26。其中，上部电极2与处理容器10的侧壁部分通过绝缘部件27绝缘。上述载置台3具备由导电性部件例如铝等构成的主体部分30 ;和在该主体部分30上设置的静电卡盘31。在该静电卡盘31的内部设置有例如箔状的电极31a，在该电极31a上经由开关32连接有直流电源33，通过施加直流电压(卡盘电压)，利用静电力晶片W被静电吸附在静电卡盘31的表面。在主体部分30内设置有用于进行调温的调温单元(未图示)，通过该调温单元的调温作用和来自等离子体的热，晶片W被维持在预先设定的温度。另外，在静电卡盘31的表面穿设有多个排出口 34，该排出口 34用于向晶片W的背面喷射用于提高形成于载置台3与晶片W之间的微小的间隙的传热效率的传热用气体，例如供给氦气(He)，并且使传热用气体从中央部向外扩展。这些排出口 34经由通过载置台3内的传热用气体供给路35与传热用气体供给部36连通。在上述载置台3经由匹配器37连接有施加偏置用电力的高频电源部38。并且，在载置台3的内部设置有能够相对于未图示的搬送臂进行晶片W的交接的、未图示的升降销。在静电卡盘31的周围，以包围被吸附保持在该静电卡盘31的晶片W的周围的方式设置有由Si构成的聚焦环4。在载置台3的主体部分30的上部，设置有用于保护组合体的螺栓等的绝缘性的保护环39，聚焦环4跨保护环39和主体部分30，设置在它们之上，并且在内缘形成有台阶部，形成为比载置台3向外侧突出的、进入晶片周缘部位的下侧的形状。在处理容器10的内壁，设置有防止反应生成物在该内壁面附着的、称为沉积盾(deposit shield)等的例如由石英等构成的保护筒51,另外,在载置台3的侧面也设置有防止反应生成物的附着的罩体52。53是挡板(baffle)，用于实现真空排气的均匀化。此外，为了在处理氛围中形成规定的磁场，在处理容器2的外周侧在上下设置有例如将多个永久磁石排列成环状而形成的磁石部54、55。等离子体蚀刻装置I具备用于控制各部的动作的控制部50。控制部50例如由未图示的具备CPU和程序的计算机构成，程序中编入有由等离子体蚀刻装置I对晶片W进行蚀刻处理所需要的动作、例如由气体供给系统23供给各气体、由高频电源部26、38供给电力的控制等的步骤(命令)组。该程序例如存储在硬盘、光盘、磁光盘、存储卡等存储介质中，由此安装在计算机中。对于上述等离子体蚀刻装置I的作用进行说明。在此，表示以下程序搬入形成有硅膜的晶片W，在进行了该硅膜的蚀刻之后，例如搬入形成有有机膜的晶片W，上述有机膜被蚀刻。为了说明方便，将上述硅膜被蚀刻的晶片W表示为Wl，将上述有机膜被蚀刻的晶片W表示为W2。图2 (a)、(b)分别表示晶片Wl、W2的表面的纵截侧面。在晶片Wl中，在硅膜61的上方，从下侧起依次叠层有硅氧化膜62和SiN (氮化硅)膜63。在该氧化膜62和SiN膜 63形成有凸部64和槽状的开口部65。在该等离子体蚀刻装置I中，将硅氧化膜62和SiN膜63作为硬掩模，对硅膜61进行蚀刻，形成用于埋入元件分离用的氧化膜的图案。在晶片W2中，从下侧起依次叠层有SiO2膜71、由碳构成的有机膜72、Si02膜73和由碳构成的光致抗蚀剂(PR)膜74。在光致抗蚀剂膜74形成有图案75，SiO2膜73沿着图案75被蚀刻。在该等离子体蚀刻装置I中，对有机膜72和光致抗蚀剂膜74进行蚀刻(灰化)，在有机膜72形成掩模图案。该掩模图案是用于对SiO2膜71进行蚀刻、形成接触孔等的图案。图3和图4是表示载置台3和聚焦环4的表面发生变化的情况的说明图，图5是表示晶片W1、W2和聚焦环4被等离子体蚀刻的情况的说明图。适当参照这些图3 图5进行说明。首先，打开图I的闸门阀13，利用未图示的搬送臂将晶片Wl搬入处理容器10内。并且，利用未图示的升降销的动作将晶片Wl载置于载置台3的表面，向静电卡盘31施加电压静电吸附晶片Wl之后，向晶片Wl的背面侧供给作为传热用气体的He气。关闭闸门阀13，一边将处理容器10内维持在规定的压强，一边供给作为蚀刻用的处理气体，例如CF4气、CO气、O2气和Ar气。被供给至处理容器10内的各处理气体沿着晶片Wl的表面向径向外侧流动，从载置台3的周围排气。然后，接通高频电源部26，在上部电极2与作为下部电极的载置台3之间施加高频电压，使各处理气体等离子体化(图3 (a))。进一步通过接通高频电源部38，向晶片Wl施加偏置用的电压，生成的等离子体P I中的活性种66具有很高垂直性地撞击晶片Wl (图5 (a))。此处，在晶片Wl的表面露出的被蚀刻膜61和晶片Wl的周围的聚焦环4的表面同样由Si构成。因此，如图5 (a)所示，等离子体Pl的活性种66，与蚀刻晶片Wl同样地蚀刻聚焦环4的表面。其结果是，能够抑制背景技术中说明的那样、在聚焦环4与晶片Wl的边界附近中的活性种66的分布的偏差。因此，利用该活性种66，在晶片Wl的整个表面以高的均匀性进行硅膜61的蚀刻。之后，高频电源部26、38断开，各蚀刻气体的供给停止。将闸门阀13开放，搬送臂进入处理容器10内，通过升降销，晶片Wl被交接到搬送臂。然后，搬送臂在保持着晶片Wl的状态下从处理容器10内退出，之后用于在成膜时保护载置台3的虚设(dummy)晶片A被搬送臂载置到载置台3上。然后，闸门阀13关闭，一边将处理容器10内维持在规定的压强、例如维持在50mTorr，一边向处理容器10内供给作为成膜用处理气体的Ar气体、CxHy气体(X、y为自然数)、O2气。接着，将高频电源部26接通，向上部电极2供给例如1000W的电力，在等离子体化的同时将高频电源部38接通，向载置台3施加偏置用的电压(图3 (b))。等离子体P的活性种堆积在载置台3的聚焦环4，如图4 Ca)所示，虚设晶片A和聚焦环4被有机(CxHyOz)膜60覆盖(x、y、z为自然数)。在高频电源部26、38分别接通之后，例如在180秒后将这些高频电源部26、38分别断开，Ar气、CxHy气(x、y为自然数)、02气的供给停止。然后，将虚设晶片A与晶片Wl同样从处理容器10搬出。接着，晶片W2与晶片Wl同样地被搬入处理容器10内，载置在载置台3。然后，向处理容器10内供给作为蚀刻用的处理气体的例如Ar气、O2气和CO气体，按 照与处理晶片Wl时同样的顺序，使这些处理气体等离子体化。此处,在晶片W2的表面露出的被蚀刻膜72、74和聚焦环4的表面同样由碳形成的材质构成。因此，生成的作为等离子体P2的活性种的O自由基76，与蚀刻作为晶片W2的被蚀刻膜的光致抗蚀剂膜74和有机膜72同样，蚀刻在聚焦环4表面形成的有机膜60。其结果是，那个抑制在聚焦环4与晶片W2的边界附近的O自由基76的分布的偏差，利用该O自由基76,能够在晶片W2的整个表面以高的均匀性进行有机膜72和光致抗蚀剂膜74的蚀亥IJ(图5 (b))。然后，将高频电源部26、38分别断开，停止蚀刻气体的供给，将晶片W2与晶片Wl同样从处理容器10搬出。在晶片W2的处理后进一步进行晶片W (为了便于说明，称为晶片W3)的处理时,在将晶片W3搬入处理容器10内之前，根据该晶片W3的被蚀刻膜供给成膜用的处理气体。然后，与处理晶片W2时同样，使上述处理气体等离子体化，在聚焦环4的表面进行成膜。在该聚焦环4形成的膜的主成分与构成被蚀刻膜的膜的主成分相同。然后，将上述晶片W3搬入处理容器10内，与处理晶片W2时同样进行等离子体蚀刻处理。接着，对于处理的晶片W的每种上述被蚀刻膜，说明为了如上所述得到良好的等离子体的活性种分布而在聚焦环4表面成膜的膜的材质。另外，也表示了对各被蚀刻膜进行蚀刻的蚀刻气体的例子。其中，在图I中省略了一部份气体的记载，但是气体供给系统23含有在下述各情形中作为成膜用的处理气体(成膜气体)和蚀刻用的处理气体(蚀刻气体)进行说明的各气体，能够根据晶片W的被蚀刻膜，向处理容器10内供给蚀刻气体和成膜气体。情形A :有机膜为被蚀刻膜的情况该有机膜是以碳为主成分、作为副成分含有氢、氧、氟等元素的膜。于是，作为形成于聚焦环4的膜，只要是与被蚀刻膜同样以碳为主成分的有机膜，除了上述例子中列举的CxHyOz膜之外，例如还可以为CxHy。为了形成CxHy膜，供给含有CH4气和H2气的混合气体、或者含有C2H2气和H2气的混合气体。另外，为了形成CxHyOz膜，也可以供给含有CH4气、H2气和O2气的混合气体，还可以供给含有CH4和H2O的混合气体。在该情形A中，作为蚀刻气体，使用含有氧的O系气体。情形B Si膜为被蚀刻膜的情况在该情况下，如上例所述聚焦环4的表面由Si构成。因此，例如使用不如上所述形成膜的、裸露的状态的聚焦环4。另外，也可以在聚焦环4形成以Si为主成分、作为副成分含有N的材质的膜，例如SiN的膜。在该情形B中，作为蚀刻气体，例如使用碳氟化合物(CF)系气体。情形C =SiO2膜为被蚀刻膜的情况形成于聚焦环4的膜例如由SiO2构成。为了形成该SiO2膜，供给TEOS(四乙氧基硅烷)。另外，在该情形C中，也可以与情形B同样由Si构成聚焦环4的表面，因此与蚀刻了晶片Wl的Si膜61的情况同样，可以使用裸露的聚焦环4。另外，可以聚焦环4形成以Si为主成分、作为副成分含有N的材质的膜，例如SiN的膜。在该情形C中，作为蚀刻气体，例如能够使用上述CF系气体。情形D =SiN膜为被蚀刻膜的情况形成于聚焦环4的膜例如由SiN构成。为了形成该SiN膜，可以供给由HMDS (六 甲基二硅胺烷)气体和HN3 (叠氮酸)气体构成的混合气体，也可以供给由SiH4 (单硅烷)气 体和N2 (氮)气构成的混合气体。还可以供给由SiH4气体和NH3 (氨)气构成的混合气体。此外，与情形B、C同样，可以由Si构成聚焦环4的表面，因此可以与情形B、C同样使用裸露的聚焦环4。此外，可以在聚焦环4形成以Si为主成分、作为副成分含有O的材质的膜，例如SiO2的膜。在该情形D中，作为蚀刻气体，例如可以使用上述CF系气体。情形E A1 (铝)膜为被蚀刻膜的情况形成于聚焦环4的膜例如由Al构成。为了形成Al膜，使用DMAH(氢化二甲基铝，dimethyl aluminum hydride)气体或TMA (三甲基招)气体。另外，可以在聚焦环4形成以Al为主成分、作为副成分含有N的材质的膜，例如AlN (氮化铝)的膜。在该情形E中，作为蚀刻气体，能够使用Cl (氯)系气体或Br (溴)系气体。情形F =Cu (铜)膜为被蚀刻膜的情况形成于聚焦环4的膜例如由Cu构成。作为蚀刻气体，可以使用Cl (氯)系气体或Br (溴)系气体。为了形成Cu膜，使用Cu(hfac)TMVS气体。此外，可以在聚焦环4形成以Cu为主成分、作为副成分含有O的材质的膜，例如CuO (氧化铜)的膜。在该情形F中，作为蚀刻气体，能够使用Cl系气体或Br系气体。根据该第一实施方式的等离子体蚀刻装置1，能够在聚焦环4的表面形成主成分与晶片W的被蚀刻膜相同的膜。因此，在对上述被蚀刻膜进行蚀刻时，等离子体的活性种在该被蚀刻膜与聚焦环4的表面同样地发生反应。其结果是，在晶片W与聚焦环4的边界附近、以及晶片W的中央部侧，上述活性种的分布的偏差得到抑制，因而能够在晶片W的整个面内进行均匀性高的蚀刻处理。并且，虽然聚焦环4也可以由氧化铝或陶瓷等构成，但是如背景技术中说明的那样，由与晶片W具有同样的电特性的Si构成时，能够将晶片W周围的电场的均匀性控制在较高水平，能够更可靠地防止等离子体分布的偏差，因而优选。(第二实施方式)在第一实施方式中，在同一处理容器内进行对聚焦环4的成膜处理和对晶片W的等离子体蚀刻处理，但是这些处理也可以在各自的处理容器中进行。参照图6，对于这样分别地进行上述成膜和上述蚀刻的半导体制造装置8的结构进行说明。半导体制造装置8具备第一搬送室81，其构成装载、卸载作为半导体装置制造用的基板的晶片W的装载模块(load module);负载锁定室82、83 ;和作为真空搬送室模块的第二搬送室84。在第一搬送室81的正面设置有载置台85，该载置台85载置有用于收纳多个晶片W的载体C。在第一搬送室81的正面壁,设置有与上述载体C连接、与载体C的盖一同开关的闸门GT。并且，在第二搬送室84气密地连接有等离子体蚀刻模块91、91、聚焦环成膜模块92和聚焦环待机模块93。在第一搬送室81的侧面，设置有用于调节晶片W朝向的校准室94。在负载锁定室82、83设置有未图示的真空泵和泄漏阀，构成为切换大气氛围和真空氛围。即，由于第一搬送室81和第二搬送室84的氛围分别保持为大气氛围和真空氛围，所以负载锁定室82、83具有在各自的搬送室之间调节搬送晶片W时的氛围的作用。图中的G是进行负载锁定室82、83与第一搬送室81或第二搬送室84之间的切换、或者第二搬送室84与各模块之间的切换的闸门阀(隔离阀)。通常闸门阀G关闭，在各室间和各模块与第二搬送室84之间搬送晶片W时开启。 在第一搬送室81和第二搬送室84分别设置有第一搬送单元86和第二搬送单元87。第一搬送单元86是用于在载体C与负载锁定室82、83之间、以及第一搬送室81与校准室94之间交接晶片W的多关节的搬送臂。第二搬送单元87是多关节的搬送臂。该第二搬送单元87具有在负载锁定室82、83与各模块之间进行晶片W的交接、并且在各模块间进行聚焦环4的交接的作用。半导体制造装置8具备与上述控制部50同样构成的控制部80，控制部80控制半导体制造装置8的各部的动作，使得能够进行晶片W的等离子体蚀刻处理和搬送，并且能够进行聚焦环4的搬送。在该半导体制造装置8中，晶片W以载体C —第一搬送室81 —校准室2 —第一搬送室81 —负载锁定室82 —第二搬送室84 —等离子体蚀刻模块91的顺序被搬送，接受等离子体蚀刻处理。之后，晶片W以从等离子体蚀刻模块91向第二搬送室84 —负载锁定室83 —第一搬送室81的顺序被搬送，返回到载体C。接着，对等离子体蚀刻模块91进行说明。该等离子体蚀刻模块91基本与等离子体蚀刻装置I同样地构成，下面利用图7以与等离子体蚀刻装置I的不同点为中心进行说明。在等离子体蚀刻模块91的载置台3的主体部分30设置有环状的静电卡盘101。在该静电卡盘101的内部例如设置有电极102，在该电极102经由开关103连接有直流电源104。于是，通过向电极102施加直流电压(卡盘电压)，利用静电力聚焦环4被静电吸附、固定在静电卡盘101的表面。并且，以在厚度方向貫通静电卡盘101的方式，设置有例如3根升降销105 (图中仅示出2根)，通过升降机构106，升降销105在静电卡盘101表面突出。在开关103断开、静电卡盘101所产生的吸附力消失的状态下，如图8所示，升降销105上升，抬起聚焦环4。然后。第二搬送单元87接收这样抬起的聚焦环4，搬送到其他的模块。该等离子体蚀刻模块91具备与等离子体蚀刻装置I同样向处理容器10内供给各种蚀刻气体的气体供给系统，能够与第一实施方式同样对晶片W进行等离子体蚀刻处理。聚焦环成膜模块92与等离子体蚀刻模块91同样地构成，聚焦环4构成为能够从载置台3自由装卸。另外，聚焦环成膜模块92具备与等离子体蚀刻装置I同样向处理容器10内供给各种成膜气体的气体供给系统。在聚焦环4被吸附在载置台3的静电卡盘101上的状态下，与第一实施方式同样，供给成膜气体，并且成膜气体被等离子体化，对聚焦环4进行成膜处理。图9表示聚焦环待机模块93的纵截侧面图。在该聚焦环待机模块93设置有载置聚焦环4的多个搁板94。在搁板94设置有用于支承聚焦环4的例如3根支承销95。通过进入了聚焦环待机模块93内的第二搬送单元87的升降，聚焦环4在设置于搁板94的支承销95与第二搬送单元87之间交接。例如，预先对应于形成的膜确定载置聚焦环4的搁板94，预先在各聚焦环4形成各种膜，载置在与该膜对应的搁板94进行待机。然后，在晶片W被搬入第二搬送室84之前，形成有与该晶片W的被蚀刻膜相对应的膜的聚焦环4，被第二搬送单元87从聚焦环待机模块83取出。然后。第二搬送单元87将该聚焦环4搬入等离子体蚀刻模块91，该聚焦环4被安装在载置台3上。并且，在切换被搬入半导体制造装置8的晶片W的批次、被蚀刻膜的材质发生变化时，等离子体蚀刻模块91的聚焦环4从载置台3被交接到第二搬送单元87，返回到上述搁 板94。然后，对应于后续的晶片W的被蚀刻膜，第二搬送单元87将另一个聚焦环4从搁板94搬送到上述载置台3，该聚焦环4被安装在上述载置台3上。在该第二实施方式中，在聚焦环4也形成主成分与晶片W的被蚀刻膜相同的膜并进行蚀刻处理，所以也与第一实施方式同样，能够以高均匀性对晶片W进行蚀刻处理。在上述第一第二实施方式中，也可以如图10 (a)所示在聚焦环4的表面粘贴膜111，以代替使用处理气体对聚焦环4进行成膜。作为该膜111的材质，对应于被蚀刻膜，可以使用在上述情形A F中说明的各材质。此外，在使用这种膜111代替利用处理气体形成SiO2膜的情况下，该膜111例如可以由MSQ(甲基倍半硅氧烷)构成。另外，在使用膜111代替形成SiN膜的情况下，该膜111例如由HMDS构成。在使用膜111代替形成CHxOy膜的情况下，该膜111例如由PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯甲脂)或SILK (聚芳香烃，Polyarylenehydrocarbon)构成。另外，还可以例如图10 (b)所示，在聚焦环4的内侧设置主成分与被蚀刻膜相同的环部件112，以代替对聚焦环4进行成膜。在这种情况下，能够利用环部件112控制在晶片周端附近的等离子体活性种的反应，并且利用聚焦环4控制晶片W周围的电场，因而能够使等离子体的活性种在晶片W的面内以高均匀性分布。对晶片W进行处理的情况进行了说明，但是本发明也能够适用于例如对平板显示器(panel)这种矩形的基板进行处理的情况。S卩，由与被蚀刻膜的主成分相同的主成分构成的环部件，可以是圆形，也可以是四角形。因此，以向基板的周围供给上述各种成膜气体、包围该基板的方式成膜的部件或上記膜111，可以是圆形，也可以是四角形。此外，在如上所述在聚焦环4之外单独设置环部件112时，该环部件112不限于圆形，也可以为四角形。(评价实验)接着，对于本发明的发明人得以获得上述本发明的想法的模拟实验进行说明。在该模拟中，设定与上述第一实施方式所示的等离子体蚀刻装置基本相同的装置。设定在该装置的载置台3载置形成有作为被蚀刻膜的有机膜(CH2)n的晶片W。上述晶片W的直径为300mm。并且,设定从上部电极2分别以60sccm、100sccm、450sccm供给O2气、CO气、Ar气。通过排气获得的处理容器10内的压强为2. OPa0
由于在对有机膜的蚀刻中O (氧)自由基的作用很大，所以使聚焦环4表面对于O自由基的反应度Y发生变化，研究处理容器11内的O自由基的浓度分布和流动(流量，flux)，进而研究每个反应度Y下晶片W的面内的蚀刻速率。在该反应度Y为O时，聚焦环4的表面与O自由基完全不反应，反应度Y越接近1，0自由基越会与晶片W同样与聚焦环4的表面反应。图11 (a)、(b)以等浓度线表示反应度Y分别为0、0· 25时的O自由基的分布。在各实验中，O自由基分布在O. 50X lCT5mol/m3 I. 69X lCT5mol/m3的氛围内。图中O自由基的浓度在I. 35Xl(T5mol/m3以上的区域Rl由网格表示，在低于I. 35X l(T5mol/m3且在1.24Xl(r5mol/m3以上的区域R2标注多个点。在O自由基的浓度低于I. 24X 10_5mol/m3且在1.02X10_5mol/m3以上的区域R3也标注多个点，但是点的密度比R2小。在O自由基的浓度低于I. 02Xl(T5mol/m3、且在O. 90X l(T5mol/m3以上的区域R4标注斜线，在低于O. 90X10_5mol/m3的区域R5不标注斜线或点。图12 (a)、(b)与图11同样地表示反应度Y分别是O. 5、I时的O自由基的浓度分布。在该模拟中，算出处理容器内的各部的流量。该流量是O自由基的单位面积、时间 的移动量，单位为mol /m2·秒。在图11、图12中，以箭头表示该算出的流量，箭头的指向表示O自由基流动的方向。但是，在这些图11、图12中，为了便于图示，箭头的数量比实际获得的模拟结果少。图13 (a)、(b)、(c)中分别更清楚地表示出了 Y =0、Y =0.25、
Y=0.5时晶片W附近的上述箭头。该图13中箭头的长度表示上述O自由基流量值在各点的大小，越长表示O自由基的移动量越大。如图11 图13所示，在Y = O时，O自由基流入晶片W的外缘部，在晶片W的中央部与外缘部，O自由基的浓度分布不同。但是，在Y = O. 25、0. 5和I时，虽然O自由基向聚焦环4的流入增多，但是O自由基向晶片W的外缘部的流入得到抑制。于是，在晶片W的中央部和外缘部，O自由基的浓度分布的均匀性增高。图14是表不通过|旲拟得到的、各种反应度Y下晶片W的蚀刻速率的图表。图表的纵轴表示蚀刻速率(nm /分钟)，横轴表示距晶片W中心的距离。由该图表可知，在聚焦环4上的O自由基的反应度越接近在晶片W上的O自由基的反应度，晶片W面内蚀刻速率的均匀性越高。根据11 图14所示的模拟结果，本发明的发明人想到通过在晶片W的周围配置主成分与被蚀刻膜相同的环部件，能够改善晶片W面内的蚀刻速率。
权利要求
1.一种蚀刻方法，对基板上的被蚀刻膜进行干式蚀刻，其特征在于，包括 将基板搬入处理容器内并载置于载置台的工序； 蚀刻工序，以包围基板的方式配置有环部件的状态下，从与基板对置的气体供给部喷淋状地排出处理气体，并且使处理气体等离子体化，对被蚀刻膜进行蚀刻，其中，所述环部件至少表面部的主成分与被蚀刻膜的主成分为相同材质；和经由排气通道对所述处理容器内抽真空的工序， 其中，所述被蚀刻膜为除硅膜和硅氧化膜外的膜。
2.一种蚀刻方法，对基板上的被蚀刻膜进行干式蚀刻，其特征在于，包括 向以包围载置在处理容器内的载置台上的基板的方式设置的环部件供给成膜气体，在该环部件的表面上形成主成分与后续在所述处理容器内进行蚀刻的基板上的被蚀刻膜的主成分相同材质的膜的工序； 接着将基板搬入所述处理容器内并载置于载置台的工序； 然后，以包围基板的方式配置有环部件的状态下，从与基板对置的气体供给部喷淋状地排出处理气体,并且使处理气体等离子体化,对被蚀刻膜进行蚀刻的工序；和经由排气通道对处理容器内抽真空的工序。
3.如权利要求2所述的蚀刻方法，其特征在于 在所述环部件的表面进行成膜的工序在进行蚀刻的所述处理容器内进行。
4.一种蚀刻方法，对基板上的被蚀刻膜进行干式蚀刻，其特征在于，包括 将以包围载置在处理容器内的载置台上的基板的方式设置的环部件更换为至少表面部的主成分和后续在所述处理容器内进行蚀刻的基板上的被蚀刻膜的主成分相同材质的环部件的工序； 接着将基板搬入所述处理容器内并载置于载置台的工序； 然后，以包围基板的方式配置有上述更换后的环部件的状态下，从与基板对置的气体供给部喷淋状地排出处理气体，并且使处理气体等离子体化，对被蚀刻膜进行蚀刻的工序；和 经由排气通道对处理容器内抽真空的工序。
5.一种蚀刻装置，在真空氛围下对基板上的被蚀刻膜进行干式蚀刻，其特征在于，具备 处理容器，在其内部设置有用于载置基板的载置台； 气体供给部，与所述载置台对置，喷淋状地排出处理气体； 用于使所述处理气体等离子体化的单元； 以包围所述载置台上的基板的方式设置的环部件； 向所述气体供给部供给蚀刻用的气体的蚀刻气体供给源； 成膜气体供给源，向气体供给部供给气体，该气体用于在所述环部件的表面形成主成分与基板上的被蚀刻膜的主成分相同的材质的膜；和 控制部，其输出控制信号，使得在将基板搬入处理容器内之前，从成膜气体供给源经由气体供给部向处理容器内供给成膜气体，使所述环部件的表面成膜。
6.一种环部件，其为以包围基板的方式配置的环部件，该环部件的特征在于 用于权利要求I所述的蚀刻方法。
全文摘要
本发明的蚀刻方法包括将基板搬入处理容器内并载置于载置台的工序；蚀刻工序，以包围基板的方式配置有环部件的状态下，从与基板对置的气体供给部喷淋状地排出处理气体，并且使处理气体等离子体化，对被蚀刻膜进行蚀刻，其中，所述环部件至少表面部的主成分与被蚀刻膜的主成分为相同材质；和经由排气通道对所述处理容器内抽真空的工序。由此能够抑制基板的周端部附近的等离子体的活性种分布的偏差。
文档编号H01L21/3065GK102741986SQ20118000591
公开日2012年10月17日 申请日期2011年1月20日 优先权日2010年1月22日
发明者冈部祥明, 守屋刚, 寺泽伸俊, 康松润, 铃木步太 申请人:东京毅力科创株式会社