本發(fā)明涉及一種相對(duì)于形成于基板的硅鍺(SiGe)以高選擇比對(duì)形成于基板的硅(Si)進(jìn)行蝕刻的蝕刻方法。

背景技術(shù)：

最近，作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管的高速化的一環(huán)，要求一種在形成交替層疊了Si膜與SiGe膜的層疊構(gòu)造之后相對(duì)于SiGe膜選擇性地對(duì)Si膜進(jìn)行側(cè)蝕的技術(shù)。

針對(duì)這種要求，專利文獻(xiàn)1中公開了如下技術(shù)：作為蝕刻氣體，使用含有碳元素、氫元素以及氟元素中的至少一種氣體與Ar氣體的混合氣體，例如，使用SF₆氣體、H₂氣體、CF₄氣體與Ar氣體的混合氣體，使氟元素的分壓小于1.0Pa來(lái)進(jìn)行等離子體蝕刻。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2013-251471號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，專利文獻(xiàn)1的技術(shù)需要復(fù)雜的氣體系統(tǒng)且需要在氣體中含有有害的氟。另外，由于需要使氟元素的分壓小于1.0Pa，因此能夠得到選擇性的工藝條件的范圍窄。

因而，本發(fā)明的目的在于，使用不含氟且簡(jiǎn)單的氣體系統(tǒng)，不大幅限定工藝條件就相對(duì)于硅鍺以高選擇比對(duì)硅進(jìn)行蝕刻。

即，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種蝕刻方法，該蝕刻方法包括以下工序：將具有硅和硅鍺的被處理基板配置在腔室內(nèi)；將由H₂氣體和Ar氣體組成的處理氣體以激勵(lì)后的狀態(tài)向所述腔室內(nèi)供給；以及利用所述激勵(lì)后的狀態(tài)的處理氣體來(lái)相對(duì)于硅鍺選擇性地對(duì)硅進(jìn)行蝕刻。

作為硅，能夠使用硅膜，作為硅鍺，能夠使用硅鍺膜。

在進(jìn)行所述蝕刻時(shí)，優(yōu)選將所述腔室內(nèi)的壓力設(shè)為1.33Pa～133Pa的范圍。

另外，在進(jìn)行所述蝕刻時(shí)，優(yōu)選將載置被處理基板的載置臺(tái)的溫度設(shè)為0℃～80℃的范圍。

并且，在進(jìn)行所述蝕刻時(shí)，優(yōu)選將H₂氣體與Ar氣體之間的體積比率設(shè)為1：20～20：1的范圍。

并且，能夠?qū)₂氣體和Ar氣體在所述腔室外等離子體化，并以等離子體化后的狀態(tài)導(dǎo)入到所述腔室。

另外，根據(jù)本發(fā)明的其它觀點(diǎn)，提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的用于控制蝕刻裝置的程序，所述程序在執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)控制所述蝕刻裝置以進(jìn)行蝕刻方法，該蝕刻方法包括以下工序：將具有硅和硅鍺的被處理基板配置在腔室內(nèi)；將由H₂氣體和Ar氣體組成的處理氣體以激勵(lì)后的狀態(tài)向所述腔室內(nèi)供給；以及利用所述激勵(lì)后的狀態(tài)的處理氣體來(lái)相對(duì)于硅鍺選擇性地對(duì)硅進(jìn)行蝕刻。

根據(jù)本發(fā)明，由于處理氣體由H₂氣體和Ar氣體組成，因此是不含氟且簡(jiǎn)單的氣體系統(tǒng)，利用該氣體系統(tǒng)，不大幅限定工藝條件就能夠相對(duì)于硅鍺以高選擇比對(duì)硅進(jìn)行蝕刻。

附圖說(shuō)明

圖1是示出搭載有為了實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的蝕刻方法而使用的蝕刻裝置的處理系統(tǒng)的一例的概要結(jié)構(gòu)圖。

圖2是示出搭載于圖1的處理系統(tǒng)的熱處理裝置的截面圖。

圖3是示出搭載于圖1的處理系統(tǒng)的蝕刻裝置的截面圖。

圖4A是示出應(yīng)用本發(fā)明的器件構(gòu)造的例子的截面圖。

圖4B是用于說(shuō)明對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的器件構(gòu)造進(jìn)行蝕刻后的狀態(tài)的截面圖。

圖5是示出說(shuō)明達(dá)到本發(fā)明中使用的氣體系統(tǒng)的過(guò)程的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。

圖6是示出說(shuō)明達(dá)到本發(fā)明中使用的氣體系統(tǒng)的過(guò)程的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。

圖7是示出使Ar氣體流量發(fā)生了變化的情況下的、Si膜的蝕刻量以及Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比的圖。

圖8是示出使壓力發(fā)生了變化的情況下的、Si膜的蝕刻量以及Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比的圖。

圖9是示出使蝕刻時(shí)間發(fā)生了變化的情況下的、Si膜的蝕刻量以及Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比的圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

<本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的處理系統(tǒng)的一例>

圖1是示出搭載有用于實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的蝕刻方法的蝕刻裝置的處理系統(tǒng)的一例的概要結(jié)構(gòu)圖。該處理系統(tǒng)1具備：輸入輸出部2，其用于輸入輸出作為被處理基板的半導(dǎo)體晶圓(以下簡(jiǎn)記為晶圓)W；兩個(gè)加載互鎖室(L/L)3，該兩個(gè)加載互鎖室(L/L)3與輸入輸出部2鄰接地設(shè)置；熱處理裝置4，其分別與各加載互鎖室3鄰接地設(shè)置，用于對(duì)晶圓W進(jìn)行熱處理；本實(shí)施方式所涉及的蝕刻裝置5，其分別與各熱處理裝置4鄰接地設(shè)置，不在腔室內(nèi)生成等離子體而對(duì)晶圓W進(jìn)行蝕刻；以及控制部6。

輸入輸出部2具有輸送室(L/M)12，該輸送室(L/M)12在內(nèi)部設(shè)置有用于輸送晶圓W的第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11。第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11具有用于將晶圓W保持為大致水平的兩個(gè)輸送臂11a、11b。在輸送室12的長(zhǎng)度方向上的側(cè)部設(shè)置有載置臺(tái)13，該載置臺(tái)13能夠與例如3個(gè)以排列多個(gè)晶圓W的方式收納多個(gè)晶圓W的承載件C相連接。另外，與輸送室12鄰接地設(shè)置有定位器14，該定位器14使晶圓W旋轉(zhuǎn)并利用光學(xué)的方式求出偏心量，以對(duì)晶圓W進(jìn)行對(duì)位。

在輸入輸出部2中，晶圓W由輸送臂11a、11b保持著并通過(guò)第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11的驅(qū)動(dòng)而在大致水平面內(nèi)直進(jìn)移動(dòng)并進(jìn)行升降，從而將晶圓W輸送到期望的位置。然后，通過(guò)使輸送臂11a、11b分別相對(duì)于載置臺(tái)13上的承載件C、定位器14、加載互鎖室3進(jìn)行進(jìn)退來(lái)輸入輸出晶圓W。

各加載互鎖室3以在其與輸送室12之間分別設(shè)有閘閥16的狀態(tài)分別連結(jié)于輸送室12。在各加載互鎖室3內(nèi)設(shè)置有用于輸送晶圓W的第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17。另外，構(gòu)成為能夠?qū)虞d互鎖室3進(jìn)行抽真空而使其達(dá)到規(guī)定真空度。

第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17具有拾取件(日文：ピック)，該拾取件具有多關(guān)節(jié)臂構(gòu)造，用于將晶圓W保持為大致水平。在該第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17中，在將多關(guān)節(jié)臂縮回的狀態(tài)下拾取件位于加載互鎖室3內(nèi)，能夠通過(guò)使多關(guān)節(jié)臂伸開來(lái)使拾取件到達(dá)熱處理裝置4，并且能夠通過(guò)使多關(guān)節(jié)臂進(jìn)一步伸開來(lái)使拾取件到達(dá)蝕刻裝置5，從而能夠在加載互鎖室3、熱處理裝置4以及蝕刻裝置5之間輸送晶圓W。

如圖2所示，熱處理裝置4具有能夠進(jìn)行抽真空的腔室20以及在腔室20中載置晶圓W的載置臺(tái)23，在載置臺(tái)23中埋設(shè)有加熱器24，利用該加熱器24對(duì)實(shí)施了蝕刻處理后的晶圓W進(jìn)行加熱而使晶圓W上存在的蝕刻殘?jiān)鼩饣詫⑵淙コ?。在腔?0的靠加載互鎖室3的一側(cè)設(shè)置有用于與加載互鎖室3之間輸送晶圓的輸入輸出口20a，該輸入輸出口20a能夠通過(guò)閘閥22進(jìn)行開閉。另外，在腔室20的靠蝕刻裝置5的一側(cè)設(shè)置有用于與蝕刻裝置5之間輸送晶圓W的輸入輸出口20b，該輸入輸出口20b能夠通過(guò)閘閥54進(jìn)行開閉。腔室20的側(cè)壁上部與氣體供給路徑25相連接，氣體供給路徑25與N₂氣體供給源30相連接。另外，腔室20的底壁與排氣路徑27相連接，排氣路徑27與真空泵33相連接。在氣體供給路徑25上設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥31，在排氣路徑27上設(shè)置有壓力調(diào)整閥32，通過(guò)對(duì)這些閥進(jìn)行調(diào)整，使腔室20內(nèi)處于規(guī)定壓力的N₂氣體環(huán)境來(lái)進(jìn)行熱處理。也可以使用Ar氣體等N₂氣體以外的非活性氣體。

控制部6具有工藝控制器91，該工藝控制器91具備用于對(duì)處理系統(tǒng)1的各構(gòu)成部進(jìn)行控制的微型處理器(計(jì)算機(jī))。工藝控制器91與用戶界面92相連接，該用戶界面92具有用于操作員為管理處理系統(tǒng)1而進(jìn)行命令的輸入操作等的鍵盤、將處理系統(tǒng)1的運(yùn)行狀況可視化顯示的顯示器等。另外，工藝控制器91與存儲(chǔ)部93相連接，在該存儲(chǔ)部93中保存有用于通過(guò)工藝控制器的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)由處理系統(tǒng)1執(zhí)行的各種處理、例如對(duì)后述的蝕刻裝置5中的處理氣體的供給、腔室內(nèi)的排氣等的控制程序、用于根據(jù)處理?xiàng)l件使處理系統(tǒng)1的各構(gòu)成部執(zhí)行規(guī)定處理的控制程序即處理制程、各種數(shù)據(jù)庫(kù)等。制程被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部93中的適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)介質(zhì)(未圖示)。而且，根據(jù)需要，從存儲(chǔ)部93調(diào)出任意的制程并由工藝控制器91執(zhí)行，由此在工藝控制器91的控制下，由處理系統(tǒng)1進(jìn)行期望的處理。

本實(shí)施方式所涉及的蝕刻裝置5將由H₂氣體和Ar氣體組成的處理氣體以激勵(lì)后的狀態(tài)供給來(lái)對(duì)Si進(jìn)行蝕刻。后面詳細(xì)說(shuō)明蝕刻裝置5的具體結(jié)構(gòu)。

在這樣的處理系統(tǒng)1中，作為晶圓W，使用具有作為蝕刻對(duì)象的Si且還具有SiGe的晶圓，將多個(gè)這樣的晶圓W收納在承載件C內(nèi)后向處理系統(tǒng)1輸送。

在處理系統(tǒng)1中，在打開大氣側(cè)的閘閥16的狀態(tài)下，利用第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11的輸送臂11a、11b中的任意一個(gè)輸送臂將1個(gè)晶圓W從輸入輸出部2的承載件C輸送到加載互鎖室3，并將其交接到加載互鎖室3內(nèi)的第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17的拾取件上。

之后，關(guān)閉大氣側(cè)的閘閥16并對(duì)加載互鎖室3內(nèi)進(jìn)行真空排氣，接著打開閘閥22、54，使拾取件伸長(zhǎng)到蝕刻裝置5而向蝕刻裝置5輸送晶圓W。

之后，使拾取件返回到加載互鎖室3，關(guān)閉閘閥22、54，在蝕刻裝置5中如后述的那樣進(jìn)行蝕刻處理。

在蝕刻處理結(jié)束之后，打開閘閥22、54，利用第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17的拾取件將蝕刻處理后的晶圓W輸送至熱處理裝置4，將N₂氣體導(dǎo)入至腔室20內(nèi)，并且利用加熱器24對(duì)載置臺(tái)23上的晶圓W進(jìn)行加熱，對(duì)蝕刻殘?jiān)冗M(jìn)行加熱以將其去除。

在熱處理裝置4中的熱處理結(jié)束之后，打開閘閥22，利用第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17的拾取件使載置臺(tái)23上的蝕刻處理后的晶圓W退避到加載互鎖室3，利用第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11的輸送臂11a、11b中的任意一個(gè)輸送臂使該晶圓W返回到承載件C。由此，一個(gè)晶圓的處理完成。

此外，在處理系統(tǒng)1中，熱處理裝置4不是必須的。在不設(shè)置熱處理裝置4的情況下，只要利用第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17的拾取件使蝕刻處理結(jié)束之后的晶圓W退避到加載互鎖室3并且利用第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11的輸送臂11a、11b中的任意一個(gè)輸送臂使該晶圓W返回到承載件C即可。

<蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)>

接著，詳細(xì)說(shuō)明用于實(shí)施本實(shí)施方式的蝕刻方法的蝕刻裝置5。

圖3是示出蝕刻裝置5的截面圖。如圖3所示，蝕刻裝置5具備密閉構(gòu)造的腔室40，在腔室40的內(nèi)部設(shè)置有用于將晶圓W以大致水平的狀態(tài)載置的載置臺(tái)42。另外，蝕刻裝置5具備用于向腔室40供給蝕刻氣體的氣體供給機(jī)構(gòu)43、用于對(duì)腔室40內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣機(jī)構(gòu)44。

腔室40由腔室主體51和蓋部52構(gòu)成。腔室主體51具有底部51b和大致圓筒形狀的側(cè)壁部51a，腔室主體51的上部開口，該開口被蓋部52封閉。側(cè)壁部51a和蓋部52被密封構(gòu)件(未圖示)密封，從而確保腔室40內(nèi)的氣密性。在蓋部52的頂壁上，從上方朝向腔室40內(nèi)插入有氣體導(dǎo)入噴嘴61。

側(cè)壁部51a設(shè)置有用于與熱處理裝置4的腔室20之間輸入輸出晶圓W的輸入輸出口53，該輸入輸出口53能夠通過(guò)閘閥54進(jìn)行開閉。

載置臺(tái)42在俯視觀察時(shí)大致呈圓形，固定于腔室40的底部51b。在載置臺(tái)42的內(nèi)部設(shè)置有用于對(duì)載置臺(tái)42的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的溫度調(diào)節(jié)器55。溫度調(diào)節(jié)器55具備例如供溫度調(diào)節(jié)用介質(zhì)(例如水等)循環(huán)的管路，通過(guò)與在這樣的管路內(nèi)流動(dòng)的溫度調(diào)節(jié)用介質(zhì)進(jìn)行熱交換，來(lái)調(diào)節(jié)載置臺(tái)42的溫度，進(jìn)行載置臺(tái)42上的晶圓W的溫度控制。

氣體供給機(jī)構(gòu)43具有用于供給H₂氣體的H₂氣體供給源63和用于供給Ar氣體的Ar氣體供給源64。另外，具有與H₂氣體供給源63相連接的H₂氣體供給配管65、與Ar氣體供給源64相連接的Ar氣體供給配管66、以及與H₂氣體供給配管65和Ar氣體供給配管66相連接的、用于激勵(lì)H₂氣體和Ar氣體的氣體激勵(lì)部67。氣體激勵(lì)部67與激勵(lì)氣體供給配管68相連接。激勵(lì)氣體供給配管68與上述的氣體導(dǎo)入噴嘴61相連接。而且，從H₂氣體供給源63和Ar氣體供給源64通過(guò)H₂氣體供給配管65和Ar氣體供給配管66而供給到氣體激勵(lì)部67的H₂氣體和Ar氣體在氣體激勵(lì)部67中被激勵(lì)，被激勵(lì)后的氣體經(jīng)由激勵(lì)氣體供給配管68和氣體導(dǎo)入噴嘴61而被導(dǎo)入到腔室40。

氣體激勵(lì)部67只要能夠激勵(lì)氣體即可，并不限定其結(jié)構(gòu)，但是能夠優(yōu)選使用以適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)氣體進(jìn)行等離子體化的結(jié)構(gòu)。作為等離子體，例如能夠使用電感耦合等離子體、電容耦合等離子體、微波等離子體等通常使用的等離子體。

在H₂氣體供給配管65和Ar氣體供給配管66上設(shè)置有用于進(jìn)行流路的開閉動(dòng)作和流量控制的流量控制器70。流量控制器70例如由開閉閥和質(zhì)量流量控制器構(gòu)成。

此外，也可以在腔室40的上部設(shè)置噴淋板，經(jīng)由噴淋板將被激勵(lì)后的氣體以淋浴狀供給。

排氣機(jī)構(gòu)44具有與形成于腔室40的底部51b的排氣口81相連接的排氣配管82，并且具有設(shè)置于排氣配管82的自動(dòng)壓力控制閥(APC)83和真空泵84，該自動(dòng)壓力控制閥(APC)83用于對(duì)腔室40內(nèi)的壓力進(jìn)行控制，該真空泵84用于對(duì)腔室40內(nèi)進(jìn)行排氣。

在腔室40的側(cè)壁，以向腔室40內(nèi)插入的方式設(shè)置有作為用于對(duì)腔室40內(nèi)的壓力進(jìn)行測(cè)量的壓力計(jì)的兩個(gè)電容壓力計(jì)86a、86b。電容壓力計(jì)86a是高壓力用的壓力計(jì)，電容壓力計(jì)86b是低壓力用的壓力計(jì)。在載置于載置臺(tái)42的晶圓W的附近設(shè)置有用于檢測(cè)晶圓W的溫度的溫度傳感器(未圖示)。

作為構(gòu)成蝕刻裝置5的腔室40、載置臺(tái)42等各種構(gòu)成部件的材質(zhì)，能夠使用Al。構(gòu)成腔室40的Al材料既可以是無(wú)垢的Al材料，也可以是對(duì)內(nèi)表面(腔室主體51的內(nèi)表面等)實(shí)施了陽(yáng)極氧化處理后的Al材料。另一方面，構(gòu)成載置臺(tái)42的Al的表面要求耐磨性，因此優(yōu)選的是，對(duì)構(gòu)成載置臺(tái)42的Al的表面進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理而在表面形成耐磨性高的氧化覆膜(Al₂O₃)。

<蝕刻裝置的蝕刻方法>

接著，說(shuō)明這樣構(gòu)成的蝕刻裝置的蝕刻方法。

Si的選擇蝕刻例如應(yīng)用于具有圖4A所示的構(gòu)造的器件。即，在Si基體101上交替層疊SiGe膜102和Si膜103，將在SiGe膜102和Si膜103之上形成的包含SiO₂膜等的硬掩層104用作蝕刻掩模，對(duì)SiGe膜102和Si膜103的層疊膜進(jìn)行蝕刻而預(yù)先形成有溝槽105，準(zhǔn)備具有這種器件構(gòu)造的晶圓W，針對(duì)這樣的器件構(gòu)造實(shí)施本實(shí)施方式的蝕刻方法，如圖4B所示對(duì)Si膜103進(jìn)行側(cè)蝕。

此外，Si膜103和SiGe膜102能夠通過(guò)CVD(Chemical Vapor Deposition：化學(xué)氣相沉積)法、外延生長(zhǎng)法形成。

在實(shí)施本實(shí)施方式的蝕刻方法時(shí)，在使蝕刻裝置5的閘閥54開放的狀態(tài)下，利用加載互鎖室3內(nèi)的第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17的拾取件，例如將具有圖4A所示的器件構(gòu)造的晶圓W從輸入輸出口53輸入到腔室40內(nèi)，并載置于載置臺(tái)42。

之后，使拾取件返回到加載互鎖室3，關(guān)閉閘閥54，將腔室40內(nèi)設(shè)為密閉狀態(tài)。

接著，將H₂氣體和Ar氣體激勵(lì)后向腔室40內(nèi)導(dǎo)入，對(duì)形成于晶圓W的Si膜103進(jìn)行側(cè)蝕。

具體來(lái)說(shuō)，利用溫度調(diào)節(jié)器55將載置臺(tái)42的溫度調(diào)節(jié)至規(guī)定范圍，將腔室40內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至規(guī)定范圍，從氣體供給機(jī)構(gòu)43的H₂氣體供給源63經(jīng)由H₂氣體供給配管65將H₂氣體引導(dǎo)至氣體激勵(lì)部67，從氣體供給機(jī)構(gòu)43的Ar氣體供給源64經(jīng)由Ar氣體供給配管66將Ar氣體引導(dǎo)至氣體激勵(lì)部67，將在氣體激勵(lì)部67中被激勵(lì)后的氣體經(jīng)由激勵(lì)氣體供給配管68和氣體導(dǎo)入噴嘴61導(dǎo)入到腔室40內(nèi)，進(jìn)行Si膜的側(cè)蝕。

這樣，通過(guò)將由H₂氣體和Ar氣體組成的處理氣體以激勵(lì)后的狀態(tài)向腔室40內(nèi)導(dǎo)入，能夠相對(duì)于SiGe膜以高選擇比對(duì)Si膜進(jìn)行蝕刻，通過(guò)調(diào)整條件，能夠?qū)⑽g刻選擇比設(shè)為50以上這種極高的值。

接著，對(duì)達(dá)到這樣的氣體系統(tǒng)的過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。

對(duì)于Si的蝕刻，以往以來(lái)一直研究HF氣體，最初研究了使用HF氣體來(lái)相對(duì)于SiGe膜選擇性地對(duì)Si膜進(jìn)行蝕刻。HF氣體的反應(yīng)性極高，因此使用在HF氣體中混合H₂氣體與作為稀釋氣體的Ar氣體而成的處理氣體，向腔室內(nèi)供給對(duì)該處理氣體進(jìn)行等離子體化后的氣體，對(duì)Si膜和SiGe膜進(jìn)行蝕刻。其結(jié)果，能夠以高蝕刻速率對(duì)Si膜進(jìn)行蝕刻，但是SiGe膜也被蝕刻，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比低。另一方面，將HF氣體的量設(shè)為0，使用只對(duì)H₂氣體和Ar氣體進(jìn)行等離子體化后的氣體進(jìn)行了同樣的蝕刻。其結(jié)果，雖然Si膜的蝕刻量下降，但是SiGe膜幾乎不被蝕刻，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比極高。

圖5中示出導(dǎo)出上述內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在此，準(zhǔn)備形成有Si膜的無(wú)圖形晶圓以及形成有SiGe膜的無(wú)圖形晶圓，在H₂氣體的流量為370sccm、Ar氣體的流量為400sccm、溫度為25℃、壓力為100mTorr(13.3Pa)、等離子體生成電力(IPC等離子體)為600W、處理時(shí)間為1min的基本條件下，使HF氣體流量變化為0sccm、100sccm、200sccm、300sccm，來(lái)對(duì)Si膜和SiGe膜進(jìn)行蝕刻。如該圖所示，在添加了HF的情況下，Si膜的蝕刻量為80nm，但是SiGe膜也被蝕刻到接近20nm，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比低至4左右，與此相對(duì)，在只有H₂氣體+Ar氣體的情況下，Si膜的蝕刻量為15nm左右，但是Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比上升到93。

因此，為了確認(rèn)H₂氣體的有效性，只將H₂氣體進(jìn)行等離子體化來(lái)對(duì)Si膜和SiGe膜進(jìn)行蝕刻。其結(jié)果，Si膜和SiGe膜均幾乎不被蝕刻。

接著，為了確認(rèn)H₂氣體和其它氣體的組合，使用將H₂氣體和N₂氣體進(jìn)行了等離子體化后的氣體，來(lái)對(duì)Si膜和SiGe膜進(jìn)行蝕刻。其結(jié)果，SiGe膜的蝕刻量變得比Si膜的蝕刻量多。

圖6中示出導(dǎo)出上述內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在此，在H₂氣體的流量為370sccm、N₂氣體的流量為100sccm、溫度為25℃、壓力為100mTorr(13.3Pa)、等離子體生成電力(IPC等離子體)為600W、處理時(shí)間為1min的條件下，同樣地對(duì)Si膜和SiGe膜進(jìn)行蝕刻。如該圖所示，結(jié)果是，通過(guò)利用H₂氣體+N₂氣體進(jìn)行蝕刻，Si膜的蝕刻量為26.5nm，與此相對(duì)，SiGe膜的蝕刻量為66.7nm，SiGe膜的蝕刻量變得比Si膜的蝕刻量多。

如以上那樣，確認(rèn)出：為了相對(duì)于SiGe膜以高選擇比對(duì)Si膜進(jìn)行蝕刻，使用將H₂氣體激勵(lì)后的氣體是有效的，但是如果單獨(dú)利用H₂氣體，則Si膜和SiGe膜均不被蝕刻，如果利用將H₂氣體和N₂氣體混合而成的氣體，則SiGe膜被更多地蝕刻，通過(guò)將Ar氣體與H₂氣體混合并進(jìn)行激勵(lì)才能夠相對(duì)于SiGe膜以高選擇比對(duì)Si膜進(jìn)行蝕刻。

在相對(duì)于SiGe膜選擇性地對(duì)Si膜進(jìn)行蝕刻的用途中，要求選擇比高于Si膜的蝕刻速率。因此，本實(shí)施方式的對(duì)由H₂氣體和Ar氣體組成的處理氣體進(jìn)行激勵(lì)的方法是有效的。

該蝕刻處理中的腔室40內(nèi)的壓力優(yōu)選為1.33Pa～133Pa(10mTorr～1000mTorr)的范圍。更優(yōu)選為6.66Pa～66.6Pa(50mTorr～500mTorr)的范圍。另外，載置臺(tái)42的溫度(大致為晶圓的溫度)優(yōu)選為0℃～80℃。更優(yōu)選為10℃～40℃。

另外，H₂氣體與Ar氣體之間的體積比率(流量比率)優(yōu)選為1：20～20：1的范圍，更優(yōu)選為1：10～10：1的范圍。

這樣，在蝕刻裝置5中的蝕刻處理結(jié)束之后，打開閘閥54，利用第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17的拾取件將載置臺(tái)42上的蝕刻處理后的晶圓W從腔室40輸出。

如以上那樣，在本實(shí)施方式中，使用不含氟且簡(jiǎn)單的氣體系統(tǒng)，不大幅限定工藝條件就能夠相對(duì)于硅鍺膜以高選擇比對(duì)硅膜進(jìn)行蝕刻。

<實(shí)驗(yàn)例>

接著，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)例。

[實(shí)驗(yàn)例1]

在此，準(zhǔn)備形成有Si膜的無(wú)圖形晶圓以及形成有SiGe膜的無(wú)圖形晶圓，在H₂氣體的流量為370sccm、溫度為25℃、壓力為100mTorr(13.3Pa)、等離子體生成電力(IPC等離子體)為600W、處理時(shí)間為3min的基本條件下，使Ar氣體流量變化為50sccm、100sccm、400sccm，來(lái)對(duì)Si膜和SiGe膜進(jìn)行蝕刻。

圖7中示出上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。圖7是示出各Ar氣體流量時(shí)的Si膜的蝕刻量以及Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比的圖。如該圖所示，Si膜的蝕刻量具有隨著Ar氣體流量增加而增加的傾向。另一方面，SiGe膜幾乎不被蝕刻，在Ar流量為100sccm時(shí)，SiGe膜的蝕刻量為1.1nm，在Ar流量為50sccm和400sccm時(shí)，SiGe膜的蝕刻量為0。因此，在Ar氣體流量為100sccm時(shí)，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比為51，在Ar氣體流量為50sccm和400sccm時(shí)，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比為無(wú)限大，在任意Ar氣體流量時(shí)，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比都為極高的值。

[實(shí)驗(yàn)例2]

在此，與實(shí)驗(yàn)例1同樣地，準(zhǔn)備形成有Si膜的無(wú)圖形晶圓以及形成有SiGe膜的無(wú)圖形晶圓，在H₂氣體的流量為370sccm、Ar氣體的流量為100sccm、溫度為25℃、等離子體生成電力(IPC等離子體)為600W、處理時(shí)間為3min的基本條件下，使壓力變化為100mTorr(13.3Pa)、200mTorr(26.6Pa)，來(lái)對(duì)Si膜和SiGe膜進(jìn)行蝕刻。

圖8中示出上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。圖8是示出各壓力時(shí)的、Si膜的蝕刻量以及Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比的圖。如該圖所示，具有壓力越低則Si膜的蝕刻量越高的傾向。另一方面，SiGe膜幾乎不被蝕刻，在壓力為100mTorr(13.3Pa)時(shí)，SiGe膜的蝕刻量為1.1nm，在壓力為200mTorr(26.6Pa)時(shí)，SiGe膜的蝕刻量為0。因此，在壓力為100mTorr(13.3Pa)時(shí)，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比為51，在壓力為200mTorr(26.6Pa)時(shí)，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比為無(wú)限大，在任意壓力時(shí)，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比都為極高的值。

[實(shí)驗(yàn)例3]

在此，與實(shí)驗(yàn)例1同樣地，準(zhǔn)備形成有Si膜的無(wú)圖形晶圓以及形成有SiGe膜的無(wú)圖形晶圓，在H₂氣體的流量為370sccm、Ar氣體的流量為400sccm、溫度為25℃、等離子體生成電力(IPC等離子體)為600W的基本條件下，使蝕刻時(shí)間變化為1mim、3min，來(lái)對(duì)Si膜和SiGe膜進(jìn)行蝕刻。

圖9中示出上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。圖9是示出各蝕刻時(shí)間時(shí)的、Si膜的蝕刻量以及Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比的圖。如該圖所示，Si膜的蝕刻量隨著蝕刻時(shí)間增加而增加，但是SiGe膜與蝕刻時(shí)間無(wú)關(guān)地幾乎不被蝕刻，在蝕刻時(shí)間為1min時(shí)，SiGe膜的蝕刻量被測(cè)量為0.16nm，在蝕刻時(shí)間為3min時(shí)，SiGe膜的蝕刻量被測(cè)量為0nm，Si膜相對(duì)于SiGe膜的蝕刻選擇比分別為93和無(wú)限大，能夠與蝕刻時(shí)間無(wú)關(guān)地得到高選擇比。

<本發(fā)明的其它應(yīng)用>

此外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，而能夠進(jìn)行各種變形。例如，上述實(shí)施方式的裝置只不過(guò)是例示，能夠利用各種結(jié)構(gòu)的裝置來(lái)實(shí)施本發(fā)明的蝕刻方法。另外，示出了將Si膜用作Si、將SiGe膜用作SiGe的例子，但是也可以Si和SiGe中的一方是半導(dǎo)體晶圓的基體本身(半導(dǎo)體基板)。并且，示出了將半導(dǎo)體晶圓用作被處理基板的情況，但是不限于半導(dǎo)體晶圓，被處理基板也可以是以LCD(液晶顯示器)用基板為代表的FPD(平板顯示器)基板、陶瓷基板等其它基板。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1：處理系統(tǒng)；2：輸入輸出部；3：加載互鎖室；5：蝕刻裝置；6：控制部；11：第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)；17：第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)；40：腔室；43：氣體供給機(jī)構(gòu)；44：排氣機(jī)構(gòu)；61：氣體導(dǎo)入噴嘴；63：H₂氣體供給源；64：Ar氣體供給源；65：H₂氣體供給配管；66：Ar氣體供給配管；67：氣體激勵(lì)部；68：激勵(lì)氣體供給配管；W：半導(dǎo)體晶圓。