[发明专利]等离子处理装置以及利用其的样品的处理方法

说明书

为了能将晶片均匀加热从而提高处理的吞吐量，样品的处理方法多次重复包含如下工序的处理工序来对样品进行处理：吸附工序，在导入了处理气体的等离子产生室内通过等离子产生单元产生了等离子的状态下，在载置于与等离子产生室连接的处理室的内部的样品台的样品的表面形成反应物的层；脱离工序，用配置于样品室的外部的加热用灯和设置于样品台的内部的加热器加热样品来使反应物的层气化，从而使反应物的层从样品的表面脱离；和冷却工序，其将脱离工序中加热的样品冷却，在吸附工序中，由控制部对加热用灯和加热器进行前馈控制来将样品设定为第一温度状态，在脱离工序中，在由控制部控制加热用灯和加热器来加热样品时，对加热器进行反馈控制来将样品设定为第二温度状态。

技术领域

本发明涉及通过等离子照射和被处理样品的加热来进行蚀刻处理的等离子处理装置以及利用其的样品的处理方法。

背景技术

在半导体器件中，由于低消耗电力化、存储容量增大的要求而推进了进一步的微细化以及器件结构的三维化。在三维结构的器件的制造中，伴随将集成电路更加微细化而谋求形成有更高纵横比的电路图案。由此，除了在与现有的晶片面垂直方向上进行蚀刻的“垂直性蚀刻”以外，还较多采用在横向上也能蚀刻的“各向同性蚀刻”。过去，各向同性的蚀刻通过利用药液的湿式处理进行，但通过微细化的进展，药液的表面张力所引起的图案坍塌、加工控制性的问题正在表面化。由此，在各向同性蚀刻中，需要从现有的利用药液的湿式处理置换成不用药液的干式处理。

作为以干式处理高精度进行各向同性蚀刻的方法，在专利文献1中，推进了以原子层级的控制性形成图案的加工技术的开发。作为这样的以原子层级的控制性形成图案的加工技术而开发了ALE(Atomic Level Etching，原子层蚀刻)这样的技法，在专利文献1中记载了如下技术：在使蚀刻剂气体吸附于被处理体的状态下提供微波，来使稀有气体(Ar气体)的惰性气体的低电子温度的等离子产生，通过因该稀有气体的活性化而产生的热，使与蚀刻剂气体耦合的被处理基体的构成原子不切断耦合地从被处理体分离，由此对被处理体以原子层级进行蚀刻处理。

另外，在专利文献2中，作为以原子层级下的控制性进行吸附、脱离的蚀刻方法，最初使在等离子生成的原子团吸附于晶片上的被蚀刻层的表面，通过化学反应形成反应层(吸附工序)，对晶片赋予热能来使该反应层脱离而除去(脱离工序)，之后将晶片冷却(冷却工序)。记载了通过循环重复该吸附工序、脱离工序、冷却工序来进行蚀刻的方法。

在该手法中，若在吸附工序中形成于表面的反应层到达一定的厚度，反应层就会阻碍原子团到达被蚀刻层与反应层的界面，因此反应层的生长急速减速。由此有如下优点：在复杂的图案形状的内部，即使原子团的入射量中有偏差，也能通过适度设定充分的吸附时间来形成均匀的厚度的变质层，能使蚀刻量不依赖于图案形状而均匀。

另外，由于能将每1循环的蚀刻量控制在数nm级以下，因此有能以数nm的尺寸精度调整加工量的优点。进而，还有能利用在被蚀刻层的表面形成反应层所需的原子团种类和蚀刻希望采取选择比的(不希望削除的)膜的原子团种类不同这点来进行高选择的蚀刻的优点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO 2013/168509号

专利文献2：JP特开2017-143186号公报

为了控制原子层级下的蚀刻，需要尽可能减小等离子给样品的表面的损伤，并提高蚀刻量的控制精度。作为应对其的方法，如专利文献1以及2记载的那样，有如下方法：使蚀刻剂气体化学吸附于被处理基体的表面，对其施加热能来使被处理基体的表面层脱离。

但在专利文献1记载的方法中，由于是用以微波活性化的低电子温度的稀有气体加热被处理基体的表面的方式，因此在不能缩短被处理基体的加热时间而提高处理的吞吐量的这一点上存在问题。