專利名稱：等離子體蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體設(shè)備的制造工序中形成的等離子體蝕刻方法。
背景技術(shù)：
先前，作為在通過光致抗蝕劑的開口圖形、對被處理基板中的SiO2膜進(jìn)行等離子體蝕刻之際的蝕刻氣體，使用以碳氟化合物為主體的氣體。
但是，使用以碳氟化合物為主體的氣體，在進(jìn)行蝕刻的同時，副產(chǎn)物堆積在孔內(nèi)，蝕刻速率減小，最終蝕刻停止，引起所謂蝕刻停止現(xiàn)象。這種蝕刻停止在孔徑為亞微細(xì)粒數(shù)量級那樣小時顯著，不能與近年來微細(xì)加工的要求相對應(yīng)。
為了消除這種蝕刻停止現(xiàn)象，曾試圖在蝕刻氣體中添加氧，使孔內(nèi)副產(chǎn)物難于生成。
然而，最近大多使用以金屬或金屬氮化物作為掩模的硬掩模蝕刻來代替光致抗蝕劑。當(dāng)在以金屬或金屬氮化物作為掩模的SiO2的蝕刻中使用含有碳氟化合物和氧的氣體時，在蝕刻孔內(nèi)產(chǎn)生金屬氧化物沉積的問題。這種沉積即使利用濕洗滌也不能除去。另外，使用含有Cl的氣體進(jìn)行等離子體處理，則可以除去沉積，但同時，硬掩模也被蝕刻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮上述問題而提出的，其目的是要提供一種可以抑制蝕刻停止現(xiàn)象，而且在蝕刻孔內(nèi)不產(chǎn)生沉積的等離子體蝕刻方法。
為了解決上述問題的本發(fā)明的等離子體蝕刻方法，其特征為，使包含導(dǎo)入處理容器內(nèi)的CxFy(x≥2)和CF4的氣體等離子體化，通過在該膜上的金屬化合物的掩模開口圖形，對該處理容器內(nèi)的被處理體中的膜進(jìn)行等離子體蝕刻。
上述金屬化合物可以為金屬氮化物。上述金屬氮化合物可以為TiN，上述金屬氮化合物也可以為TaN。
上述含有CxFy(x≥2)和CF4的氣體還可包含N2。另外，上述氣體還包含Ar。
上述被處理體中的膜可以為SiO2膜，上述被處理體中的膜也可以為SiC膜。進(jìn)而，上述被處理體中的膜還可以為SiOC膜。這里，所謂SiOC指的是其主鏈由-Si-O-組成，側(cè)鏈的一部以上具有甲基等有機(jī)官能基的、所謂有機(jī)類氧化硅。
上述氣體CxFy(x≥2)可以為C4F6。在這種情況下，C4F6對上述氣體CF4的流量比(C4F6流量/CF4的流量)優(yōu)選為0.12-0.20。當(dāng)超過0.20時，引起蝕刻停止，當(dāng)小于0.12時，在孔內(nèi)生成少量的沉積，作為蝕刻對象的膜對于掩模的選擇比(膜的蝕刻速率/掩模的蝕刻速率)降低。上述氣體CxFy(x≥2)可以為C4F8。上述氣體CxFy(x≥2)也可以為C5F8。
本發(fā)明的等離子體蝕刻方法的特征還在于，使包含導(dǎo)入處理容器內(nèi)的C4F6和N2的氣體等離子體化，通過在該SiO2膜上的金屬化合物的掩模的開口圖形，對該處理容器內(nèi)的被處理體中的SiO2膜進(jìn)行等離子體蝕刻。
另外，本發(fā)明的等離子體蝕刻方法的特征還在于，使包含導(dǎo)入處理容器內(nèi)的C4F6和N2的氣體等離子體化，通過在該SiC膜上的金屬化合物的掩模的開口圖形，對該處理容器內(nèi)的被處理體中的SiC膜進(jìn)行等離子體蝕刻。
本發(fā)明的等離子體蝕刻方法的特征還在于，使包含導(dǎo)入處理容器內(nèi)的C4F6和N2的氣體等離子體化，通過在該SiOC膜上的金屬化合物的掩模的開口圖形，對該處理容器內(nèi)的被處理體中的SiOC膜進(jìn)行等離子體蝕刻。
上述金屬化合物可以為金屬氮化物。上述金屬氮化物可以為TiN，上述金屬氮化物也可以為TaN。


圖1為本發(fā)明使用的等離子體蝕刻裝置的大概的截面圖；圖2為被處理體的蝕刻對象部分的截面示意圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。
圖1為表示本發(fā)明實施的等離子體蝕刻裝置1的截面圖。處理容器2為用金屬，例如表面經(jīng)過氧化處理的鋁制成的。并且為了保證安全接地。在處理容器2內(nèi)的底部上，通過絕緣體3設(shè)置起平行平板電極的下部電極作用的基座5。高通濾波器(HPF)6與在該基座5連接。在基座5上還設(shè)有靜電卡盤11，在該卡盤上放置半導(dǎo)體晶片等的被處理體W。靜電卡盤11作成在絕緣體之間插入電極12的結(jié)構(gòu)，通過從與電極12連接的直流電源13施加直流電壓，可靜電吸附被處理體W。另外，以包圍被處理體W的方式配置聚焦環(huán)15。該聚焦環(huán)15由Si或SiO2等制成，可提高蝕刻的均勻性。
另外，在基座5的上方，與基座5相對設(shè)置上部電極21。該上部電極21通過絕緣體22支承在處理容器2的上部，它由噴頭狀的電極板24和支承該電極板24的支承體25構(gòu)成。
在支承體25的中心設(shè)置氣體導(dǎo)入口26；氣體供給管27、閥28、質(zhì)量流量控制器29、和蝕刻氣體供給源30順序與該氣體導(dǎo)入口26連接。從該蝕刻氣體供給源30供給例如CxFy(x≥2)，CF4、N2或Ar等氣體。CxFy(x≥2)為C4F6、C4F8、C5F8等。在使用C4F6的情況下，C4F6對于CF4的流量比(C4F6的流量/CF4的流量)優(yōu)選為0.12-0.20。在使用C4F6的情況下，可以使用N2代替CF4。
另一方面，排氣管31與處理容器2的底部連接，排氣裝置35與該排氣管31連接。另外，在處理容器2的側(cè)壁上設(shè)有閘閥32，可在相鄰的負(fù)載鎖存室(圖中沒有示出)之間輸送被處理體W。
上部電極21和匹配器41連接，并通過低通濾波器(LPF)42和第一高頻電源40連接。第二個高頻電源50通過匹配器51與作為下部電極的基座5連接。
其次，說明利用上述等離子體蝕刻裝置1，通過掩模的開口圖形，對被處理體W中的SiO2膜進(jìn)行等離子體蝕刻的工序。如圖2所示，說明通過TiN掩模63的開口圖形，對SiN膜61上形成的SiO2膜62進(jìn)行等離子體蝕刻的情況。
打開閘閥32，將被處理體W搬入處理容器2內(nèi)，放置在靜電卡盤11上。其次，關(guān)閉閘閥32，利用排氣裝置35使處理容器2內(nèi)減壓后，打開閥28，從蝕刻氣體供給源30供給上述蝕刻氣體，例如由C4F6和CF4與Ar構(gòu)成的蝕刻氣體或由C4F6和N2與Ar構(gòu)成的蝕刻氣體。
在這個狀態(tài)下，將高頻電力從高頻電源供給至上部電極21和作為下部電極的基座5，使蝕刻氣體等離子體化，對被處理體W中的SiO2膜62進(jìn)行蝕刻。另一方面，在將高頻電力供給至上下電極的定時前后，將直流電壓從直流電源13加在靜電卡盤11內(nèi)的電極12上，將被處理體W靜電吸附在靜電卡盤11上。
在蝕刻中，使用終點檢測器(圖中沒有示出)檢測規(guī)定的發(fā)光強(qiáng)度，根據(jù)該強(qiáng)度結(jié)束蝕刻。
本發(fā)明實施方式中，象這樣通過含有CxFy(x≥2)和CF4的氣體，或含有在使用C4F6作為CxFy的情況下代替CF4的N2的氣體，可以通過TiN掩模63蝕刻SiO2膜62，由此，可以抑制蝕刻停止現(xiàn)象，形成在蝕刻孔內(nèi)不產(chǎn)生沉積的孔。
另外，蝕刻對象不限于SiO2膜，特別是在SiO2、SiC、SiOC中至少一種的情況下，可以有效地發(fā)揮上述效果。另外，作為掩模使用TiN，但不是僅限于此，使用TaN也可以，使用其他的金屬氮化物也可以。蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)也不是僅限于圖1的結(jié)構(gòu)。
實施例以下，說明本發(fā)明的實施例。
施加在上部電極上的高頻電源的頻率60MHz，施加在上部電極上的高頻電力為1000W，施加在下部電極上的高頻電源的頻率2MHz施加在下部電極上的高頻電力800W基座溫度40℃處理容器內(nèi)壓力6.65Pa(50mTorr)蝕刻氣體流量
C4F6為0.018L/min(18sccm)，CF4為0.1L/min(100sccm)Ar為0.6L/min(600sccm)。
在上述條件下，通過TiN掩模的開口圖形，蝕刻圖2所示的設(shè)置在硅晶片上的SiO2膜。
結(jié)果，在蝕刻孔內(nèi)不產(chǎn)生沉積，沒有蝕刻停止現(xiàn)象的發(fā)生。
另外，將在上述實施例的蝕刻氣體中的C4F6變更為C5F8進(jìn)行蝕刻時，同樣，在蝕刻孔內(nèi)不產(chǎn)生沉積，沒有蝕刻停止現(xiàn)象的發(fā)生。
進(jìn)而，將上述實施例的蝕刻氣體中的CF4變更為N2，使流量為2倍的0.2L/min(200sccm)進(jìn)行蝕刻時，也同樣，在蝕刻孔中不產(chǎn)生沉積，沒有蝕刻停止現(xiàn)象的發(fā)生。
如上所述，采用本發(fā)明，對用金屬氮化物等金屬化合物來圖形化的SiO2膜等膜，利用含有CxFy(x≥2)和CF4的氣體或含有C4F6和N2的氣體的等離子體進(jìn)行蝕刻，可以抑制蝕刻停止現(xiàn)象，可以形成在蝕刻孔內(nèi)不產(chǎn)生沉積的孔。
權(quán)利要求
1.一種等離子體蝕刻方法，其特征為，使包含導(dǎo)入處理容器內(nèi)的CxFy(x≥2)和CF4的氣體等離子體化，通過在該膜上的金屬化合物的掩模的開口圖形，對該處理容器內(nèi)的被處理體中的膜進(jìn)行等離子體蝕刻。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述金屬化合物為金屬氮化物。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述金屬氮化物為TiN。
4.如權(quán)利要求2所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述金屬氮化物為TaN。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述氣體還包含N2。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項所述的等離子體蝕刻方法。其特征為，所述氣體還包含Ar。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述被處理體中的膜為SiO2膜。
8.如權(quán)利要求1～6中任一項所述的等離子蝕刻方法，其特征為，所述被處理體中的膜為SiC膜。
9.如權(quán)利要求1～6中任一項所述的等離子蝕刻方法，其特征為，所述被處理體中的膜為SiOC膜。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項所述的等離子蝕刻方法，其特征為，所述氣體CxFy(x≥2)為C4F6。
11.如權(quán)利要求10所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，C4F6對所述氣體CF4的流量比(C4F6的流量/CF4的流量)為0.12～0.20。
12.如權(quán)利要求1～9中任一項所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述氣體CxFy(x≥2)為C4F8。
13.權(quán)利要求1～9中任一項所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述氣體CxFy(x≥2)為C5F8。
14.一種等離子體蝕刻方法，其特征為，使包含導(dǎo)入處理容器內(nèi)的C4F6和N2的氣體等離子體化，通過在該SiO2膜上的金屬化合物的掩模的開口圖形，對該處理容器內(nèi)的被處理體中的SiO2膜進(jìn)行等離子體蝕刻。
15.一種等離子體蝕刻方法，其特征為，使包含導(dǎo)入處理容器內(nèi)的C4F6和N2的氣體等離子體化，通過在該SiC膜上的金屬化合物的掩模的開口圖形，對該處理容器內(nèi)的被處理體中的SiC膜進(jìn)行等離子體蝕刻。
16.一種等離子體蝕刻方法，其特征為，使包含導(dǎo)入處理容器內(nèi)的C4F6和N2的氣體等離子體化，通過在該SiOC膜上的金屬化合物的掩模的開口圖形，對該處理容器內(nèi)的被處理體中的SiOC膜進(jìn)行等離子體蝕刻。
17.如權(quán)利要求14～16中任一項所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述金屬化合物為金屬氮化物。
18.如權(quán)利要求17所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述金屬氮化物為TiN。
19.如權(quán)利要求17所述的等離子體蝕刻方法，其特征為，所述金屬氮化物為TaN。
全文摘要
提供了一種可抑制蝕刻停止現(xiàn)象，而且在蝕刻孔內(nèi)不產(chǎn)生沉積的等離子體蝕刻方法。使包含導(dǎo)入處理容器內(nèi)的C
文檔編號H01L21/02GK1643665SQ0380689
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者小林典之 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社