[发明专利]等离子处理方法以及等离子处理装置

说明书

本发明提供等离子处理方法以及等离子处理装置。能提升被处理基体即晶片的处理的效率，提高处理的吞吐量。等离子处理装置具备：真空容器；在真空容器的内部载置样品的样品台；将真空容器的内部排气的排气部；对真空容器的内部供给处理气体的气体供给部；对真空容器的内部施加高频电力的高频电力施加部；从真空容器的外部对载置于样品台的样品照射红外光的照射部；以及对排气部、气体供给部、高频电力施加部和照射部进行控制的控制部，在该等离子处理装置中，还具备测量样品台的载置样品的面的温度的温度测量部，控制部在通过照射部对载置于样品台的样品照射红外光时，基于由温度测量部测量到的温度来控制从照射部对样品照射的红外光的强度。

技术领域

本发明涉及等离子处理方法以及等离子处理装置，特别涉及适于使用等离子对样品以原子层级别的精度进行蚀刻处理的等离子处理方法以及等离子处理装置。

背景技术

半导体集成电路为了应对电路性能的提升和存储器容量的增加这样的需求而推进了集成电路的微细化和三维化。伴随将集成电路更加微细化，要求形成具有更高纵横比的电路图案。为了稳定地形成该具有高纵横比的电路图案，在半导体制造工艺中要求取代现有的湿式清洗/除去技术而使用干式清洗/除去技术。

作为该干式清洗/除去技术之一，例如正在推进专利文献1记载那样的以原子层级别的控制性来形成图案的加工技术的开发。作为这样的以原子层级别的控制性来形成图案的加工技术，开发了ALE(Atomic Level Etching，原子级蚀刻)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供给微波，产生基于稀有气体(Ar气体)的惰性气体的低电子温度的等离子，利用通过该稀有气体的激活而产生的热，使与蚀刻剂气体耦合的被处理基体的构成原子在不切断耦合的情况下从被处理体分离，由此对被处理体以原子层级别进行蚀刻处理。

另外，在专利文献2中，作为利用红外光照射的吸附脱离式的蚀刻装置，记载了如下等离子处理装置，该等离子处理装置具备：能减压的真空容器；配置于该真空容器内部的处理室内侧并生成活性种的自由基源；在处理室内配置于自由基源的下方并在上表面载置晶片的晶片台；以及配置于处理室内的自由基源与晶片台之间并对晶片进行加热的灯组件，该等离子处理装置还具备：配置于处理室内的灯组件的外周侧以及中央部且在下方流过活性种的流路；以及调节来自对自由基源的中央部分以及外周侧部分供给处理用气体的多个气体供给单元的气体的供给的控制组件。

另一方面，为了通过该ALE法对被处理体以原子层级别进行蚀刻处理，重要的是控制被处理体(晶片)的温度，在专利文献3中记载了在不将处理容器内对大气开放的情况下迅速求取温度监视用半导体晶片的热处理时的温度分布的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开编号WO2013/168509A1

专利文献2：JP特开2016-178257号公报

专利文献3：JP特开2000-208524号公报

为了控制原子层级别下的蚀刻，需要尽可能减小等离子给样品的表面带来的损伤，并且提高蚀刻量的控制精度。作为与此对应的方法，如专利文献1以及2记载的那样，存在使蚀刻剂气体吸附在被处理基体的表面并对其施加热能来使被处理基体的表面层脱离的方法。

但是，在专利文献1记载的方法中，由于是利用以微波激活的低电子温度的稀有气体对被处理基体的表面进行加热的方式，因此在以下一点存在问题，即，不能缩短被处理基体的加热时间来提高处理的吞吐量。

另一方面，在专利文献2记载的等离子处理装置中，由于在被处理基体的表面的加热中使用辐射红外光的灯，因此能通过控制对该灯施加的电压而用比较短的时间对被处理基体即晶片进行加热。另外，由于加热晶片时比较高的能量的带电粒子等不会入射到晶片的表面，因此能在不给晶片的表面带来损伤的情况下吸附蚀刻剂气体而使表面层脱离。