蚀刻方法和蚀刻装置与流程

1.本公开涉及一种蚀刻方法和蚀刻装置。


背景技术：

2.以往在半导体存储装置中，作为导体膜而使用钨(w)膜，最近，还使用钼(mo)膜。在w膜等导体膜的蚀刻中，一般使用等离子体蚀刻、湿蚀刻，例如，专利文献1中公开了一种通过使用了cl2气体、o2气体、n2气体的等离子体蚀刻来相对于含硅膜选择性地蚀刻钨膜的方法。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2007-250570号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.本公开提供一种能够相对于含硅膜以高选择比对钼膜或钨膜进行蚀刻的蚀刻方法和蚀刻装置。
8.用于解决问题的方案
9.本公开的一个方式所涉及的蚀刻方法具有以下工序：将至少具有钼膜或钨膜以及含硅物且所述钼膜或所述钨膜露出的状态的基板设置于腔室内；以及，向所述腔室内供给氧化气体和作为蚀刻气体的六氟化物气体来相对于所述含硅物选择性地蚀刻所述钼膜或所述钨膜。
10.发明的效果
11.根据本公开，提供一种能够相对于含硅物以高选择比对钼膜或钨膜进行蚀刻的蚀刻方法和蚀刻装置。
附图说明
12.图1是示出第一实施方式所涉及的蚀刻方法的流程图。
13.图2是示出应用了第一实施方式的蚀刻方法的基板的结构例的截面图。
14.图3是示出应用了第一实施方式的蚀刻方法的基板的其它结构例的截面图。
15.图4是示出对图2的构造的基板进行蚀刻处理后的状态的截面图。
16.图5是示出对图3的构造的基板进行蚀刻处理后的状态的截面图。
17.图6是示出作为第一实施方式的蚀刻方法中的供给氧化气体和六氟化物气体的工序的顺序例的顺序1的时序图。
18.图7是示出作为第一实施方式的蚀刻方法中的供给氧化气体和六氟化物气体的工序的顺序例的顺序2的时序图。
19.图8是示出作为第一实施方式的蚀刻方法中的供给氧化气体和六氟化物气体的工
序的顺序例的顺序3的时序图。
20.图9是示出作为第一实施方式的蚀刻方法中的供给氧化气体和六氟化物气体的工序的顺序例的顺序4的时序图。
21.图10是示出第二实施方式所涉及的蚀刻方法的一例的流程图。
22.图11是示意性地示出应用了第二实施方式的蚀刻方法的基板的结构例的截面图。
23.图12是示意性地示出对图11的基板实施蚀刻后的状态的截面图。
24.图13是示意性地示出图11的基板的mo膜存在接缝的状态的截面图。
25.图14是示意性地示出存在于图11的基板的mo膜的接缝因蚀刻而露出并扩张为凹坑的状态的截面图。
26.图15是用于说明在图11的基板中使用o2气体和wf6气体通过cve来对mo膜进行蚀刻的情况下的抑制接缝的膨胀的机理的截面图。
27.图16是用于说明在图11的基板中使用o2气体和wf6气体通过ale来对mo膜进行蚀刻的情况下的抑制接缝的膨胀的机理的截面图。
28.图17是示出第二实施方式所涉及的蚀刻方法的其它例的流程图。
29.图18是示出用于实施第一及第二实施方式所涉及的蚀刻方法的蚀刻装置的一例的截面图。
30.图19是示出实验例1中的蚀刻速率的温度依赖性的图。
31.图20是示出实验例1中的蚀刻速率的压力依赖性的图。
32.图21是示出实验例1中的蚀刻速率的气体比率依赖性的图。
33.图22是示出实验例4中的凹陷深度与蚀刻面的空孔的比例之间的关系的图。
34.图23是示出实验例5中的凹陷深度与蚀刻面的空孔的比例之间的关系的图。
具体实施方式
35.下面，参照附图来说明实施方式。
36.《蚀刻方法》
37.[第一实施方式]
[0038]
图1是示出第一实施方式所涉及的蚀刻方法的流程图。
[0039]
在第一实施方式所涉及的蚀刻方法中，最初，将至少具有钼(mo)膜或钨(w)膜以及含硅(si)物且mo膜或w膜露出的状态的基板设置于腔室内(步骤1)。接着，向腔室内供给氧化气体和作为蚀刻气体的六氟化物气体，相对于含si物选择性地蚀刻mo膜或w膜(步骤2)。
[0040]
用于蚀刻的基板没有特别限定，能够例示具有如si那样的半导体基体的半导体晶圆。
[0041]
作为含si物，能够列举出si、氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)。它们典型地形成为膜。即，基板可以具有si膜、sio2膜、sin膜中的至少一种来作为含si物。另外，作为含si物的si也可以是基体本身。
[0042]
mo膜和w膜只要是通过通常使用的膜形成技术进行成膜而得到膜即可，例如能够列举出通过cvd、ald、pvd进行成膜而得到膜。
[0043]
另外，作为基板，也可以包含mo膜或w膜以及含si物以外的物质。例如也可以在mo膜或w膜的基底包括al2o3膜和tin膜中的至少一方来作为阻隔膜。
[0044]
基板的构造只要是具有mo膜或w膜以及含si物且mo膜或w膜露出的构造则没有特别限定，能够列举出以使图案填埋到形成有给定的图案的含si膜的方式形成mo膜或w膜的构造。具体地说，如图2所示，例示了如下构造：在具有凹部图案102的sio2膜101上，隔着作为阻隔膜的al2o3膜103，mo膜104以填埋凹部图案102的方式形成。另外，如图3所示，例示了如下构造：在使用w膜代替mo膜的情况下，在al2o3膜103上形成tin膜105来作为阻隔膜，并在tin膜105上形成w膜106。
[0045]
在步骤2中，向基板供给氧化气体和作为蚀刻气体的六氟化物气体，对露出的状态的mo膜或w膜进行蚀刻。例如，在图2、图3所示的构造的基板的蚀刻中，分别如图4、图5所示那样将mo膜104、w膜106蚀刻至凹部图案102的中途。
[0046]
作为氧化气体，只要是能够氧化mo膜或w膜的气体即可，能够优选使用o2气体。作为氧化气体，除此之外，还能够列举出o3气体、no气体、n2o气体等。
[0047]
六氟化物具有在被氟化的元素的原子的周围配置有6个氟(f)原子的正八面体的分子构造，是不存在为自由基那样的f的稳定的氟化物。六氟化物气体与mo或w的氧化物反应而生成如moof4、wof4那样的挥发性高的氟氧化物。因此，进行mo膜或w膜的蚀刻。
[0048]
另一方面，六氟化物气体几乎不与含si物反应。因此，能够利用氧化气体和六氟化物气体来相对于含si物以高选择比对mo膜或w膜进行蚀刻。另外，六氟化物气体也几乎不与al2o3、tin等反应，也能够相对于al2o3、tin等含si物以外的其它物质以高选择比对mo膜或w膜进行蚀刻。
[0049]
作为六氟化物气体，能够优选使用mof6气体、wf6气体、sf6气体。另外，在蚀刻mo膜时使用mof6气体，在蚀刻w膜时使用wf6气体，由此，能够尽量减少杂质混入到膜中。
[0050]
作为气体可以仅使用氧化气体和六氟化物气体，但除此之外也可以供给n2气体、ar气体等非活性气体。
[0051]
实施步骤2时的腔室内的压力能够使用1torr～700torr(133.3pa～93326pa)的范围，优选使用1torr～100torr(133.3pa～13332pa)的范围、更优选使用10torr～100torr(1333pa～13332pa)的范围。
[0052]
另外，实施步骤2时的温度能够使用50℃～500℃的范围，优选50℃～400℃的范围。在使用mof6气体作为六氟化物气体的情况下，优选为50℃～300℃，在使用wf6气体的情况下，优选为200℃～500℃，更优选为200℃～400℃。这样，在使用mof6气体的情况下，优选的范围存在于更低温的一侧。
[0053]
在实施步骤2时，可以同时向腔室内(基板)供给氧化气体和六氟化物气体，也可以将它们依次地进行供给。例如，能够以下面的顺序1～4所示的顺序进行。
[0054]
如图6所示，在顺序1中，同时向腔室内供给氧化气体和六氟化物气体，同时进行氧化处理和蚀刻，之后，停止氧化气体和六氟化物气体并对腔室内进行真空排气。氧化 蚀刻处理和真空排气可以仅进行1次就结束，也可以将它们重复多次。另外，也可以在真空排气时供给吹扫气体。在顺序1的情况下，能够将六氟化物气体(xf6)与氧化气体(ox)之比(xf6∶ox)设为10∶90～99.9∶0.1。在使用mof6气体作为六氟化物气体的情况下，几乎能够在该范围内进行良好的蚀刻。另外，在使用wf6气体作为六氟化物气体的情况下，xf6∶ox的优选的范围为20∶80～90∶10。
[0055]
如图7所示，在顺序2中，首先向腔室内供给氧化气体来进行氧化处理，在保持流入
氧化气体的状态下，从中途起供给六氟化物气体，来同时进行氧化处理和蚀刻。之后，停止氧化气体和六氟化物气体并对腔室内进行真空排气。氧化处理、氧化 蚀刻处理以及真空排气可以仅进行1次就结束，也可以将它们重复多次。另外，也可以在真空排气时供给吹扫气体。在顺序2中，xf6∶ox的范围与顺序1是同样的。
[0056]
顺序3是依次的处理，如图8所示，最初向腔室内供给氧化气体来进行氧化处理，接下来，停止氧化气体而供给六氟化物气体来进行蚀刻。之后，停止六氟化物气体并对腔室内进行真空排气。氧化处理、蚀刻处理以及真空排气可以仅进行1次就结束，也可以将它们重复多次。另外，也可以在真空排气时供给吹扫气体。
[0057]
如图9所示，顺序4是与顺序3同样依次的处理，与顺序3的不同之处仅在于，在氧化处理与蚀刻处理之间进行腔室内的真空排气。
[0058]
在如顺序1和顺序2那样同时进行氧化处理和蚀刻处理的情况下，具有处理速度快的优点。特别是，在顺序2的情况下，在最初利用氧化气体氧化mo膜或w膜的表面之后，供给氧化气体和六氟化物气体来同时进行氧化处理和蚀刻处理，因此能够进一步加快处理速度。但是，在顺序1和顺序2的情况下，由于蚀刻从容易反应的部位进展，有时由图案的疏密差、高深宽比引起的负载效应会成为问题。
[0059]
与此相对，通过如顺序3和顺序4那样交替地供给氧化气体和六氟化物气体，能够对mo膜或w膜的氧化处理和蚀刻处理分别进行控制，负载效应难以产生。也就是说，蚀刻反应只在mo膜或w膜的氧化后的部分进展，因此，由图案的疏密差等引起的蚀刻速度差难以产生。另外，在顺序4中，在氧化处理与蚀刻处理之间进行真空排气，因此，能够进一步提高反应的控制性。但是，氧化处理与蚀刻处理是分别进行的，因此只能每次少量地进行蚀刻，处理速度变慢。
[0060]
以根据设备的构造、处理的内容来重视某一方面的方式适当地区分使用这些顺序1～4即可。
[0061]
此外，也可以在步骤2之后，对基板进行残渣去除等后处理。
[0062]
通过如以上那样使用氧化气体和六氟化物气体对mo膜或w膜进行蚀刻，在上述顺序1～4中的任一顺序中都能够相对于含si物得到50以上的高的蚀刻选择比。另外，通过使条件最优化，能够得到100以上、甚至得到450以上的极高的蚀刻选择比。特别是，相对于si膜能够得到5000以上的更高的蚀刻选择比。另外，相对于含si物以外的如al2o3膜、tin膜那样的其它物质也能够得到50以上的高蚀刻选择比。特别是，相对于al2o3膜能够得到1000以上的极高的蚀刻选择比。
[0063]
上述专利文献1中记载了通过使用了cl2气体、o2气体、n2气体的等离子体蚀刻来相对于含si膜选择性地蚀刻钨膜的方法。但是，钨膜相对于含si膜的蚀刻选择比为1.5～4左右，不能实现本实施方式那样的50以上、甚至450以上这样的极高的蚀刻选择比。即，在本实施方式中，能够通过不使用等离子体的气体蚀刻，来以专利文献1的等离子体蚀刻中无法达到的高蚀刻选择比对mo膜或w膜进行蚀刻。
[0064]
另外，如上所述，还能够通过依次供给氧化气体和六氟化物气体来得到能够有效地抑制由图案的疏密差、高深宽比引起的负载效应这样的效果。
[0065]
并且，能够通过使用mof6气体作为六氟化物气体来以更低温进行蚀刻，对由热负荷引起的设备损伤是有效的。
[0066]
[第二实施方式]
[0067]
图10是示出第二实施方式所涉及的蚀刻方法的一例的流程图。
[0068]
在本例的蚀刻方法中，最初，将至少具有mo膜或w膜以及含si物且mo膜或w膜露出的状态的基板设置于腔室内(步骤11)。接着，向腔室内供给氧化气体和作为蚀刻气体的六氟化物气体，在使氧化占优势的条件下相对于含si物选择性地蚀刻mo膜或w膜(步骤12)。
[0069]
在本实施方式中，主要着眼点在于，在mo膜或w膜中存在如接缝那样的空孔的情况下，对由于蚀刻而露出的空孔的扩张进行抑制。即，当mo膜或w膜中存在接缝时，在接缝因蚀刻而露出时，六氟化物气体向接缝侵入，接缝扩张并成长为更大的凹坑。另外，mo膜或w膜中还存在一部分比接缝大的凹坑，在凹坑露出时六氟化物气体也会向凹坑侵入，从而成为更大的凹坑。在本实施方式中，在使氧化占优势的条件下对mo膜或w膜进行蚀刻，由此，蚀刻面保持为氧化后的状态，在蚀刻面露出的接缝、凹坑的空孔部分也氧化并且正面宽度溶胀，因此，六氟化物气体难以侵入到接缝、凹坑的空孔的内部。因此，蚀刻在接缝、凹坑的空孔的扩张被抑制的状态下进展。
[0070]
以下进行详细说明。
[0071]
在步骤11中，用于蚀刻的基板与第一实施方式同样没有特别限定，能够例示出具有如si那样的半导体基体的半导体晶圆。含si物也与第一实施方式同样能够列举出si、sio2、sin，它们可以是si膜、sio2膜、sin膜。另外，作为含si物的si也可以是基体本身。
[0072]
关于mo膜和w膜，也与第一实施方式同样，只要是通过通常使用的膜形成技术进行成膜而得到的膜即可，例如能够列举出通过cvd、ald、pvd进行成膜而得到的膜。
[0073]
另外，作为基板，与第一实施方式同样，可以包括mo膜或w膜以及含si物以外的物质，例如也可以在mo膜或w膜的基底包括al2o3膜和tin膜中的至少一方来作为阻隔膜。
[0074]
基板的构造与第一实施方式同样，只要是具有mo膜或w膜以及含si物且mo膜或w膜露出的构造则没有特别限定。能够列举出以将图案填埋到形成有给定的图案的含si膜的方式形成mo膜或w膜的构造。在本实施方式中，主要着眼点在于，在mo膜或w膜中的接缝在蚀刻的过程中露出时，抑制该接缝朝向凹坑成长，因此，在容易产生接缝的构造的情况下特别有效。例如，能够列举出图11所示的构造的基板。
[0075]
图11所示的基板s构成为硅晶圆，在硅基体200上形成有包括mo膜的三维构造体300。
[0076]
构造体300具有sio2膜201与mo膜202交替地层叠而成的层叠部210以及设置在层叠部210的层叠方向上的槽(狭缝)220。mo膜202还形成于狭缝220的内壁。层叠部210的层叠数实际上是几十层左右，高度为几μm～10μm左右。也可以使用w膜来代替mo膜，但在该情况下，在sio2膜与w膜之间需要tin膜等阻隔膜。此外，在mo膜的情况下，也可以在与sio2膜之间设置al2o3膜等阻隔膜。另外，也可以使用如si、sin那样的含硅物膜来代替sio2，另外，也可以是含硅物膜以外的膜。
[0077]
在这样的构造的基板s中，经由狭缝220进行层叠部210的mo膜202的蚀刻。mo膜202的层叠部210的部分在成膜时容易产生接缝，并且具有越靠层叠部210的深侧接缝越多的倾向。
[0078]
在步骤12中，与第一实施方式的步骤2同样，向基板供给氧化气体和作为蚀刻气体的六氟化物气体，对mo膜或w膜进行蚀刻。例如，在图11所示的构造的基板的蚀刻中，如图12
所示那样蚀刻至mo膜202的中途。
[0079]
在本实施方式中，作为氧化气体，只要是能够氧化mo膜或w膜的气体即可，也能够优选使用o2气体。作为氧化气体，除此之外，还能够列举出o3气体、no气体、n2o气体等。另外，作为六氟化物气体，能够优选使用mof6气体、wf6气体、sf6气体。另外，作为气体可以仅使用氧化气体和六氟化物气体，但除此之外也可以供给n2气体、ar气体等非活性气体。
[0080]
例如，在如图11那样的构造中，如图13所示意性地示出那样，在mo膜202的层叠部210的部分存在接缝221(一部分成为比接缝大的凹坑)。在该状态下，当mo膜202的蚀刻进行至接缝221的存在位置时，如图14所示那样六氟化物气体侵入到接缝221内，接缝221扩张并成为比接缝大的凹坑222。另外，在存在凹坑的情况下，六氟化物气体也会侵入到凹坑，从而成为更大的凹坑。
[0081]
在本实施方式中，在步骤12中，通过在由氧化气体进行的氧化比由六氟化物气体进行的蚀刻更占优势的条件下进行蚀刻，来使蚀刻面以及接缝221部分保持为氧化后的状态，抑制露出的接缝221的扩张。
[0082]
具体地说，在上述的顺序1、2那样的以同时供给氧化气体和六氟化物气体的期间为主体的所谓的cve的情况下，能够通过调整氧化气体与六氟化物气体的流量比(氧化气体的流量/六氟化气体的流量)、具体地说能够通过使流量比增加来使氧化占优势。优选地将氧化气体与六氟化物气体的流量比(氧化气体的流量/六氟化气体的流量)设为2以上。另外，在上述的顺序3、4那样的依次供给氧化气体和六氟化物气体的所谓的ale的情况下，能够通过延长供给氧化气体的期间来使氧化占优势。供给氧化气体的时间与供给六氟化物气体的时间之比(供给氧化气体的时间/供给六氟化气体的时间)优选为1以上。
[0083]
下面说明通过像这样使氧化占优势来抑制接缝的膨胀的机理。
[0084]
首先，以在图11的基板s中使用作为氧化气体的o2气体和作为蚀刻气体的wf6气体通过cve来对mo膜202进行蚀刻的情况为例进行说明。在该情况下，一边用o2气体氧化mo膜202一边利用wf6气体使蚀刻进行。此时，当以氧化占优势的方式使氧化气体富集时(例如o2/wf6＝3～7)，如图15的(a)所示，氧化气体丰富，因此，在mo膜202的蚀刻面生成氧化膜223，露出于蚀刻面的接缝221也成为氧化后的状态。因此，接缝221的正面宽度因氧化而溶胀从而变窄，wf6难以侵入到接缝221的内部，从而蚀刻在接缝221的扩张被抑制的状态下进行。与此相对，在作为氧化气体的o2气体少且氧化不占优势的情况下，如图15的(b)所示氧化气体不丰富，因此，即使接缝221同样成为氧化后的状态，氧化部分也会立刻被wf6气体削除。因此，接缝221的正面宽度变宽，wf6侵入到接缝221的内部，接缝221扩张并成长为凹坑。
[0085]
接着，以在图11的基板s中使用作为氧化气体的o2气体和作为蚀刻气体的wf6气体通过ale来对mo膜202进行蚀刻的情况为例进行说明。在该情况下，通过重复在供给o2气体来使mo膜202氧化之后，供给wf6气体来对氧化部分进行蚀刻的循环，来使蚀刻进行。当最初供给作为氧化气体的o2气体时(例如供给时间＝360sec)，如图16的(a)所示在mo膜202的蚀刻面生成氧化膜223，露出于蚀刻面的接缝221也成为氧化后的状态。因此，接缝221的正面宽度因氧化而溶胀从而变窄。接下来，供给作为蚀刻气体的wf6气体，但是当此时的蚀刻时间短时(例如15sec～30sec)，如图16的(b)所示，接缝221的正面宽度部分的蚀刻量少，因此，wf6难以侵入到接缝221的内部。与此相对，当蚀刻时间长时(例如60sec～360sec)，如图16的(c)所示，蚀刻面的氧化膜几乎被削除。因此，接缝221的正面宽度变宽，wf6容易侵入到
接缝221的内部。
[0086]
此外，实施步骤12时的腔室内的压力及温度与第一实施方式中的步骤2是同样的。
[0087]
接着，对第二实施方式所涉及的蚀刻方法的更实际的其它例子进行说明。
[0088]
例如，当在上述的图11的构造的基板中对mo膜202进行蚀刻的情况下，在mo膜202的狭缝220的内壁部分以及层叠部210的狭缝220附近部分存在接缝较少的倾向。另一方面，在层叠部210的深侧的部分存在接缝多的倾向。因此，优选的是，预先掌握接缝开始变多的部分，在重视蚀刻速率的通常条件下蚀刻至该部分，在抑制上述的接缝的扩张的条件下蚀刻该部分之后的部分。
[0089]
图17是示出第二实施方式所涉及的蚀刻方法的其它例的流程图。
[0090]
在本例的蚀刻方法中，最初，将至少具有mo膜或w膜以及含si物且mo膜或w膜露出的状态的基板设置于腔室内(步骤21)。接着，向腔室内供给氧化气体和作为蚀刻气体的六氟化物气体，通过第一阶段和第二阶段来相对于含si物选择性地蚀刻mo膜或w膜(步骤22)。在第一阶段中，供给氧化气体和作为蚀刻气体的六氟化物气体来进行通常的蚀刻(步骤22-1)。在第二阶段中，供给氧化气体和六氟化物气体，将蚀刻条件切换为使氧化占优势那样的条件后进行蚀刻(步骤22-2)。
[0091]
能够通过本例的蚀刻方法，在mo膜或w膜的蚀刻中在重视蚀刻速率等蚀刻特性的条件下对初始的接缝少的部分进行蚀刻，在上述那样的氧化占优势的条件下仅蚀刻接缝多的后段部分。
[0092]
第一阶段和第二阶段的蚀刻可以是cve也可以是ale，还可以是第一实施方式的顺序1～4中的任一个。第一阶段能够在与第一实施方式的步骤2同样的条件下进行。第二阶段能够在与步骤12同样的条件下进行。在第一阶段和第二阶段的蚀刻均为cve的情况下，优选的是，使第一蚀刻的蚀刻时的压力高于第二蚀刻的蚀刻时的压力。能够通过提高压力来提高蚀刻速率。另外，优选的是，使第二阶段的氧化气体与六氟化物气体的流量比(氧化气体的流量/六氟化气体的流量)高于第一阶段的氧化气体与六氟化物气体的流量比。在第一阶段和第二阶段的蚀刻均为ale的情况下，优选的是，使第一蚀刻的供给蚀刻气体时的压力高于第二蚀刻的供给蚀刻气体时的压力。另外，优选的是，使第二阶段的供给氧化气体的时间与供给六氟化物气体的时间之比(供给氧化气体的时间/供给六氟化气体的时间)高于第一阶段的供给氧化气体的时间与供给六氟化物气体的时间之比。
[0093]
《蚀刻装置》
[0094]
接着，说明用于实施第一及第二实施方式所涉及的蚀刻方法的蚀刻装置的一例。
[0095]
图18是示出用于实施一个实施方式所涉及的蚀刻方法的蚀刻装置的一例的截面图。
[0096]
如图18所示，蚀刻装置1具备密闭构造的腔室10。在腔室10的内部设置有以水平状态载置基板s的载置台12。基板s具有mo膜或w膜以及含si物且为mo膜或w膜露出的状态。另外，蚀刻装置1具备用于向腔室10供给蚀刻气体的气体供给机构13、用于对腔室10内进行排气的排气机构14以及控制部15。
[0097]
腔室10由腔室主体21和盖部22构成。腔室主体21具有大致圆筒形状的侧壁部21a和底部21b，上部成为开口，该开口被盖部22封闭。侧壁部21a和盖部22被密封构件(未图示)密闭，来确保腔室10内的气密性。
[0098]
盖部22具有构成外侧的盖构件25以及嵌入到盖构件25的内侧且设置为面向载置台12的喷淋头26。喷淋头26具有：主体27，其具有呈圆筒状的侧壁27a和上部壁27b；以及喷淋板28，其设置于主体27的底部。在主体27与喷淋板28之间形成有空间29。
[0099]
在盖构件25和主体27的上部壁27b以贯通至空间29的方式形成有气体导入路31，在该气体导入路31连接有后述的气体供给机构13的配管48。
[0100]
在喷淋板28形成有多个气体喷出孔32，经由配管48和气体导入路31导入到空间29的气体从气体喷出孔32喷出到腔室10内的空间。
[0101]
在侧壁部21a设置有用于搬入搬出晶圆w的搬入搬出口23，能够利用闸阀24对该搬入搬出口23进行开闭。
[0102]
载置台12在俯视时呈大致圆形，固定于腔室10的底部21b。在载置台12的内部设置有调温部35，该调温部35用于调节载置台12的温度，从而控制载置于其上的基板s的温度。调温部35例如具有用于加热载置台12的加热器，通过利用加热器控制器(未图示)控制加热器的输出，来控制载置台12上的基板s的温度。也可以根据基板s的温度而具备调温介质(例如水等)循环的管路来作为调温部35。在该情况下，通过使预先决定的温度的调温介质在管路内流通，来进行基板s的温度控制。在载置于载置台12的基板s的附近设置有用于检测基板s的温度的温度传感器(未图示)。
[0103]
气体供给机构13具有用于供给六氟化物气体的六氟化物气体供给源(xf6)45、用于供给o2气体来作为氧化气体的o2气体供给源46以及用于供给n2气体来作为非活性气体的n2气体供给源47，将六氟化物气体供给源(xf6)45与六氟化物气体供给配管41的一端连接，将o2气体供给源46与o2气体供给配管42的一端连接，将n2气体供给源47与n2气体供给配管43的一端连接。六氟化物气体供给配管41、o2气体供给配管42以及n2气体供给配管43的另一端与共用的配管48连接，配管48与上述的气体导入路31连接。在六氟化物气体供给配管41、o2气体供给配管42以及n2气体供给配管43设置有用于进行流路的开闭动作及流量控制的流量控制部49。流量控制部49例如由开闭阀和质量流量控制器那样的流量控制器构成。
[0104]
因而，六氟化物气体、作为氧化气体的o2气体、作为非活性气体的n2气体从各气体供给源45、46、47经由配管41、42、43、48供给到喷淋头26内后，从喷淋板28的气体喷出孔32向腔室10内喷出。
[0105]
排气机构14具有与形成于腔室10的底部21b的排气口51连结的排气配管52，并且，具有设置于排气配管52的、用于控制腔室10内的压力的自动压力控制阀(apc)53以及用于对腔室10内进行排气的真空泵54。
[0106]
在腔室10的侧壁以插入到腔室10内的方式设置有高压用和低压用的2个电容压力计(capacitance manometer)56a、56b来作为用于测量腔室10内的压力的压力计。基于电容压力计56a、56b的检测值来调整自动压力控制阀(apc)53的开度，从而控制腔室10内的压力。
[0107]
控制部15典型地由计算机构成，其具有主控制部，该主控制部具有用于控制蚀刻装置1的各结构部分的cpu。另外，控制部15还具有与主控制部连接的、输入装置(键盘、鼠标等)、输出装置(打印机等)、显示装置(显示器等)、存储装置(存储介质)。控制部15的主控制部例如基于存储装置中内置的存储介质或者存储装置中设置的存储介质所存储的处理制程来使蚀刻装置1执行规定的动作。
[0108]
在这样的蚀刻装置1中，将上述构造的基板s搬入到腔室10内，并载置于载置台12。然后，利用调温部35将基板s的温度例如控制为范围在50℃～500℃内的预先决定的温度，将腔室10内的压力控制为范围在1torr～700torr(133.3pa～93326pa)内的预先决定的压力。
[0109]
接下来，使用作为氧化气体的o2气体和作为蚀刻气体的六氟化物气体，通过上述第一实施方式或第二实施方式来蚀刻基板s的mo膜或w膜。在进行该蚀刻时，能够相对于sio2膜等含si物以50以上的高蚀刻选择比来对mo膜或w膜进行蚀刻。另外，还能够相对于al2o3膜、tin膜等得到50以上的高蚀刻选择比。
[0110]
在蚀刻结束并对腔室10内进行真空排气之后，根据需要利用作为非活性气体的n2气体对腔室10内进行吹扫，之后，将基板s从腔室10搬出。也可以使用非活性气体(n2气体)来作为进行蚀刻时的稀释气体。
[0111]
此外，也可以在蚀刻之后，在腔室10内或者其它腔室中进行残渣去除等后处理。
[0112]
《实验例》
[0113]
接着，说明实验例。以下的实验例中的实验例1～3与第一实施方式有关，实验例4～5与第二实施方式有关。
[0114]
[实验例1]
[0115]
在此，准备了在裸晶圆上具有通过ald进行成膜而得到的mo膜(ald-mo膜)的样品以及具有通过pvd进行成膜而得到的mo膜(pvd-mo膜)样品，并进行了蚀刻处理。蚀刻处理是使用o2气体来作为氧化气体、使用wf6气体来作为六氟化物气体，并通过上述顺序1(同时供给o2气体和wf6气体)来进行的。此外，除了o2气体和wf6气体以外，还供给了n2气体来作为稀释气体。此时，使载置台温度在260℃～400℃内变化，使压力在5torr～100torr内变化，使wf6气体相对于o2气体 wf6气体的比率在20％～90％(wf6∶o2＝20∶80～90∶10)内变化，并求出了各条件下的蚀刻速率。
[0116]
此时的蚀刻速率的温度依赖性、压力依赖性以及气体比率依赖性分别在图19、图20、图21示出。如图19、图20所示，ald-mo膜和pvd-mo膜都能够利用o2气体和wf6气体在温度280℃以上、压力10torr以上进行蚀刻，并且能够看出温度越高、或者压力越高则蚀刻速率越上升的倾向。另外，如图21所示，确认了在wf6气体的比率为20％～90％(wf6∶o2＝20∶80～90∶10)的范围内(图21的数据仅为30％～90％)，能够进行mo膜的蚀刻。
[0117]
接着，关于在裸晶圆上具有sio2膜的样品、具有非晶si(a-si)膜的样品、具有al2o3膜的样品、具有tin膜的样品，也在同样的条件下进行了蚀刻。此外，作为各膜，使用了通过cvd进行成膜而得到的膜。然后，根据这些膜的蚀刻速率和上述ald-mo膜及pvd-mo膜的蚀刻速率求出了蚀刻选择比。
[0118]
其结果，关于ald-mo膜，其相对于sio2膜的选择比为459，相对于a-si膜的选择比为5189，相对于al2o3膜的选择比为1429，相对于tin膜的选择比为78。另外，关于pvd-mo膜，其相对于sio2膜的选择比为494，相对于a-si膜的选择比为5560，相对于al2o3膜的选择比为1536，相对于tin膜的选择比为83。这样，确认了任意一种mo膜相对于sio2膜和a-si膜这样的含si膜都能得到450以上的高选择比。另外，确认了相对于其它膜也能够得到高选择比。
[0119]
[实验例2]
[0120]
在此，准备了在裸晶圆上具有通过ald进行成膜而得到的mo膜(ald-mo膜)的样品
以及具有通过pvd进行成膜而得到的mo膜(pvd-mo膜)的样品，并进行了蚀刻处理。蚀刻处理是使用o2气体了作为氧化气体、使用mof6气体来作为六氟化物气体，并通过上述顺序1(同时供给o2气体和mof6气体)来进行的。此外，除了o2气体和mof6气体以外，还供给了n2气体来作为稀释气体。此时，使载置台温度在50℃～400℃内变化，使压力在5torr～100torr内变化，使mof6气体相对于o2气体 mof6气体的比率在10％～99％(mof6∶o2＝10∶90～99.9∶0.1)内变化，将蚀刻时间设为120sec并求出了各条件下的蚀刻量。其结果，ald-mo膜和pvd-mo膜的蚀刻量均超过50nm。
[0121]
接着，关于在裸晶圆上具有通过cvd进行成膜而得到的poly-si膜的样品、具有通过cvd进行成膜而得到的sin膜的样品、具有热氧化膜(sio2膜)的样品，也在同样的条件下进行了蚀刻。其结果，在温度为200℃时这些膜的蚀刻量小于1nm。
[0122]
根据以上，确认了在使用mof6气体作为六氟化物气体来对mo膜进行蚀刻的情况下，也能够相对于含si膜得到超过50的高蚀刻选择比。
[0123]
[实验例3]
[0124]
在此，准备了在si基体上形成有具有凹部图案的sio2膜、且在sio2膜上隔着作为阻隔膜的tin膜形成有w膜的晶圆样品，并进行了蚀刻处理。此外，sio2膜和tin膜是通过cvd进行成膜而得到的。蚀刻处理是使用o2气体来作为氧化气体、使用wf6气体来作为六氟化物气体，并通过上述顺序1(同时供给o2气体和wf6气体)来进行的。此外，除了o2气体和wf6气体以外，还供给了n2气体来作为稀释气体。条件是将载置台温度设为200℃～400℃，将压力设为1.5torr～15torr，将wf6气体相对于o2气体 wf6气体的比率设为50％～70％(wf6∶o2＝50∶50～70∶30)。
[0125]
其结果，蚀刻速率成为6nm/min～35nm/min，并且能够看出压力越高蚀刻速率越增加的倾向。另外，w膜相对于sio2膜的蚀刻选择比为350，相对于tin膜的蚀刻选择比为103。
[0126]
[实验例4]
[0127]
在此，求出在图11的构造的基板中，通过cve蚀刻了mo膜202时的、层叠部210的凹陷深度与蚀刻面的空孔的比例。具体地说，关于在第一条件下对mo膜的狭缝220的内壁部分进行了第一阶段的蚀刻、在各不相同的第二条件下对层叠部210的部分进行了第二阶段的蚀刻(凹陷)的事例a及事例b，求出蚀刻面的空孔的比例。另外，为了进行比较，还对仅在第一条件下进行了蚀刻的事例c进行实验。作为氧化气体使用了o2气体，作为蚀刻气体使用了wf6气体。另外，作为载气使用了n2气体。将进行蚀刻时的载物台温度均设为275℃～300℃，第一阶段的蚀刻和第二阶段的蚀刻均通过同时供给上述气体的cve来进行蚀刻。将第一条件设为：压力：50torr～200torr、o2气体流量：300sccm～500sccm、wf6气体流量：300sccm～500sccm。另外，在事例a中将第二条件设为：压力：10torr～50torr、o2气体流量：550sccm～700sccm、wf6气体流量：100sccm～250sccm，在事例b中设为：压力：10torr～50torr、o2气体流量：700sccm～1000sccm、wf6气体流量：50sccm～100sccm。
[0128]
在图22中示出结果。图22是在横轴上取凹陷深度(距狭缝面的深度)、在纵轴上取蚀刻面的接缝、凹坑的空孔的比例(面积比)，并示出它们的关系的图。纵轴的空孔的比例是将存在的多个接缝及凹坑合计得到的面积相对于蚀刻面的面积的比例。如该图所示，在仅在第一条件下进行了蚀刻的事例c中，从凹陷深度超过22nm时起，空孔的比例增加，与此相对，在使氧化占优势的条件下进行了第二蚀刻的事例a和事例b中，在凹陷深度达到30nm之
前，空孔的比例几乎没有增加。
[0129]
[实验例5]
[0130]
在此，求出在图11的构造的基板中的、通过cve和ale蚀刻了mo膜202时的层叠部210的凹陷深度与蚀刻面的空隙率。具体地说，关于在第一条件下对mo膜的狭缝220的内壁部分进行了cve的第一阶段的蚀刻、在各不相同的第二条件的ale下对层叠部210的部分进行了第二阶段的蚀刻(凹陷)的事例d和事例e，进行了实验。作为氧化气体使用了o2气体，作为蚀刻气体使用了wf6气体。另外，作为载气使用了n2气体。将进行蚀刻时的载物台温度均设为275℃～300℃。第一阶段的蚀刻的条件设为：压力：70torr～200torr、o2气体流量：300sccm～500sccm、wf6气体流量：300sccm～500sccm。另外，在事例d中，在氧化阶段，第二阶段的蚀刻的条件设为：压力：70torr～200torr、o2气体流量：400sccm～800sccm、时间：360sec，在蚀刻阶段，设为压力：10torr～70torr、wf6气体流量：300sccm～600sccm、时间：15sec。在事例e中，除了将蚀刻阶段的时间设为了30sec以外，将其它条件设为与事例d相同。
[0131]
在图23中示出结果。图23是在横轴上取凹陷深度(距狭缝面的深度)、在纵轴上取蚀刻面的接缝、凹坑的空孔的比例(面积比)，并示出它们的关系的图。在图23中，为了进行比较，还示出了所有在第一条件下通过cve进行了蚀刻的事例c的结果。如该图所示，在仅在第一条件下进行了蚀刻的事例c中，从凹陷深度超过22nm时起，空孔的比例增加，与此相对，提高在使氧化占优势的条件下的ale进行了第二阶段的蚀刻的事例d中，在凹陷深度达到30nm之前，空孔的比例的增加得少。另外，关于第二阶段的蚀刻，在使蚀刻阶段的时间比事例d长的事例e中，能够看出当凹陷深度超过25nm时空孔的比例会急剧增加的倾向。
[0132]
《其它的应用》
[0133]
虽然以上对实施方式进行了说明，但应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。上述的实施方式也可以不脱离所附的权利要求书及其主旨地以各种方式进行省略、置换以及变更。
[0134]
例如，图2、图3、图11所示的基板的结构例只是例示，只要是具有mo膜或w膜以及含si物且mo膜或w膜露出的构造，就能够应用。另外，上述蚀刻装置的构造也只不过是例示，只要是通过非等离子体利用气体来进行蚀刻则没有特别限定、。
[0135]
另外，作为六氟化物气体，列举出了mof6气体、wf6气体、sf6气体，但也可以使用sef6气体、ref6气体等其它的六氟化物气体。
[0136]
并且，虽然示出了使用半导体晶圆来作为基板的情况，但不限于半导体晶圆，也可以是以lcd(液晶显示器)用基板为代表的fpd(平板显示器)基板、陶瓷基板等其它基板。
[0137]
附图标记说明
[0138]
1：蚀刻装置；12：载置台；13：气体供给机构；14：排气机构；15：控制部；35：调温部；101、201：sio2膜；102：凹部图案；103：al2o3膜；104、202：mo膜；105：tin膜；106：w膜；210：层叠部；220：槽(狭缝)；221：接缝；222：凹坑；223：氧化膜；300：构造体；s：基板。