等離子體蝕刻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體蝕刻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有使用等離子體對(duì)硅氮化物(SiNx(X為自然數(shù))、SiCN、S1N等)進(jìn)行蝕刻的方法。
[0003]以往的等離子體蝕刻方法例如記載在專利文獻(xiàn)I中。這種等離子體蝕刻方法是準(zhǔn)備具有硅氮化物層和形成于硅氮化物層上的第一掩膜的被處理體，將被處理體配置于等離子體處理裝置內(nèi)來進(jìn)行蝕刻的方法，其包括第一步驟和第二步驟，第一步驟為將包含氧
(O2)和碳氟化合物(CHxFy)(x、y為適當(dāng)?shù)臄?shù)字)的處理氣體供給到等離子體處理裝置內(nèi)，第二步驟為將處理氣體等離子體化，從而經(jīng)由上述第一掩膜對(duì)被處理體的硅氮化物進(jìn)行蝕刻。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)I:日本特許3681533號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明想要解決的技術(shù)問題
[0008]然而，在蝕刻時(shí)的溫度高的情況下，通過蝕刻硅氮化物而形成的孔的直徑沿著面向深部的方向變小，成為前端變細(xì)的形狀。另一方面，在蝕刻時(shí)的溫度低的情況下，孔的直徑與設(shè)計(jì)時(shí)的掩膜的開口徑相比大幅擴(kuò)大。因此，無(wú)論在溫度高的情況下還是在溫度低的情況下，都不能在硅氮化物形成前端不會(huì)變細(xì)且直徑不會(huì)大幅擴(kuò)大的孔。
[0009]本發(fā)明是鑒于這種問題而完成的，其目的在于，提供一種能夠抑制前端變細(xì)，并且在硅氮化物形成期望的開口徑的孔的等離子體蝕刻方法。
[0010]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0011 ]為了解決上述問題，第一等離子體蝕刻方法，其特征在于，準(zhǔn)備包括硅氮化物層和形成于上述硅氮化物層上的第一掩膜的被處理體，將上述被處理體配置于等離子體處理裝置內(nèi)，來進(jìn)行蝕刻，上述等離子體蝕刻方法包括:對(duì)上述等離子體處理裝置內(nèi)供給包括氧和碳氟化合物的處理氣體的第一步驟;和將上述處理氣體等離子體化，隔著上述第一掩膜對(duì)上述被處理體的上述硅氮化物層進(jìn)行蝕刻的第二步驟，上述第二步驟是通過將被處理體的溫度從第一溫度Tl緩慢下降到第二溫度T2，在使由上述處理氣體生成的有機(jī)膜附著于上述第一掩膜的開口的內(nèi)壁的狀態(tài)下執(zhí)行的。
[0012]在該情況下，在高溫的第一溫度Tl附近，有機(jī)膜附著于第一掩膜的開口的內(nèi)壁，所以能夠抑制第一掩膜的開口徑的擴(kuò)大。此外，隨著達(dá)到第二溫度T2附近，有機(jī)膜的附著受到抑制，從而抑制了成為前端變細(xì)的孔形狀那樣的蝕刻。因此，能夠抑制前端變細(xì)，并且在硅氮化物形成期望的開口徑的孔。
[0013]在第二等離子體蝕刻方法中，其特征在于，被處理體在硅氮化物層下還具有蝕刻對(duì)象層，該方法還包括將由上述第二步驟蝕刻后的上述硅氮化物作為第二掩膜，進(jìn)一步蝕刻上述蝕刻對(duì)象層的第三步驟。
[0014]如上所述，在第二掩膜形成的孔為期望的開口徑，并且前端變細(xì)受到抑制，所以在將它作為掩膜進(jìn)行的蝕刻中，等離子體中的離子根據(jù)第二掩膜的形狀對(duì)蝕刻對(duì)象層進(jìn)行蝕亥IJ，因此也能夠以期望的開口徑并且在前端變細(xì)被抑制的狀態(tài)下對(duì)蝕刻對(duì)象層進(jìn)行蝕刻。
[0015]此外，在第三等離子體蝕刻方法中，其特征在于，上述第一溫度Tl為80°C土誤差10°C，上述第二溫度T2為40°C 土誤差10°C。
[0016]在該溫度范圍的情況下，能夠良好地達(dá)到上述效果。
[0017]將溫度設(shè)定為80°C、40°C的理由是因?yàn)閾?dān)心，如果使用比80°C高的溫度，則蝕刻的進(jìn)行顯著下降，如果使用比40°C低的溫度，則變得難以抑制孔的擴(kuò)大。
[0018]設(shè)定誤差范圍的理由是因?yàn)?，根?jù)硅氮化物層的膜種類、膜厚的不同，合適的溫度可能是不同的。
[0019]此外，在上述第二步驟中，如果將每單位時(shí)間(秒)的溫度變化率設(shè)為ST(°C/秒)，將溫度變動(dòng)幅度設(shè)為(Τ2-ΤI) °C = Δ T，則從上述第一溫度TI下降到上述第二溫度Τ2的時(shí)間Time滿足Δ Τ = δΤΧ時(shí)間Time，因此，時(shí)間Time(秒)=(溫度變化率δΤ)—1(秒/°C) X溫度變動(dòng)幅度AT(°C)。如果將δΤ—1(秒/°C)設(shè)為緩變系數(shù)，則在δΤ—1為負(fù)時(shí)，δΤ—1的絕對(duì)值越大，溫度下降得越慢，訂―1的絕對(duì)值越小，溫度下降得越快。這里，特征在于，時(shí)間Time滿足以下關(guān)系式。
[0020]時(shí)間Time =緩變系數(shù)δΤ—1(秒/°C) X溫度變動(dòng)幅度A T(°C) > 120秒
[0021]在緩變系數(shù)δΤ—1(秒/°C)的絕對(duì)值小的情況下，發(fā)揮各溫度帶下的蝕刻特性的效果變小，在溫度變動(dòng)幅度A T的絕對(duì)值窄的情況下，由溫度引起的特性差異的利用效果變小。因此，優(yōu)選緩變系數(shù)訂―1 (秒/°C)和溫度變動(dòng)幅度△ T的絕對(duì)值較大，在時(shí)間Time為120秒以上時(shí)，在一定的準(zhǔn)確性下，能夠良好地達(dá)到上述效果。
[0022]發(fā)明效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的等離子體蝕刻方法，能夠抑制前端變細(xì)，并且在硅氮化物形成期望的開口徑的孔。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示等離子體處理裝置(等離子體蝕刻裝置)的概要的圖。
[0025]圖2是表示被處理體的蝕刻時(shí)間(EtchTime)與被處理體的溫度(ESC Temp.)的關(guān)系的時(shí)序圖。
[0026]圖3是表示在各種條件下的硅氮化物層的蝕刻狀態(tài)的圖。
[0027]圖4是表示將硅氮化物層作為第二掩膜，對(duì)其下的蝕刻對(duì)象層進(jìn)行蝕刻時(shí)的被處理體的縱向剖面結(jié)構(gòu)的圖(圖4的(A)表示實(shí)施方式，圖4的(B)表示比較例)。
[0028]圖5是針對(duì)在圖3所示的各條件下，附著于在被處理體形成的孔的內(nèi)表面的有機(jī)膜ad進(jìn)行說明的圖。
[0029]附圖標(biāo)記說明
[0030]106 第一掩膜[0031 ] 106a 娃氮化物層
[0032]102 蝕刻對(duì)象層
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下，針對(duì)實(shí)施方式所涉及的等離子體蝕刻方法進(jìn)行說明。對(duì)于同一要素使用同一附圖標(biāo)記，并且省略重復(fù)說明。
[0034]圖1是表示用于執(zhí)行實(shí)施方式所涉及的等離子體蝕刻方法的等離子體處理裝置的概要的圖。
[0035]如圖1所示，等離子體處理裝置10是電容耦合型等離子體蝕刻裝置，其具有處理腔室12。處理腔室12具有大致圓筒形狀。處理腔室12例如由鋁構(gòu)成，在其內(nèi)壁面實(shí)施了陽(yáng)極氧化處理。該處理腔室12進(jìn)行接地保護(hù)。
[0036]在處理腔室12的底部上設(shè)置有大致圓筒狀的支承部14。支承部14例如由絕緣材料構(gòu)成。支承部14在處理腔室12內(nèi)從處理腔室12的底部沿垂直方向延伸。此外，在處理腔室12內(nèi)設(shè)置有載置臺(tái)H)。載置臺(tái)H)由支承部14支承。
[0037]載置臺(tái)PD在其上表面保持作為被處理體的晶片W。載置臺(tái)PD具有下部電極LE和靜電吸盤ESC。下部電極LE包括第一極板18a和第二極板18b。第一極板18a和第二極板18b例如由鋁之類的金屬構(gòu)成，并且形成大致圓盤形狀。第二極板18b被設(shè)置在第一極板18a上，并且與第一極板18a電連接。
[0038]在第二極板18b上設(shè)置有靜電吸盤ESC。靜電吸盤ESC具有在一對(duì)絕緣層或絕緣板間配置有作為導(dǎo)電膜的電極的構(gòu)造。直流電源22經(jīng)由開關(guān)23與靜電吸盤ESC的電極電連接。該靜電吸盤ESC通過由來自直流電源22的直流電壓產(chǎn)生的庫(kù)侖力等靜電力來吸附晶片W。由此，靜電吸盤ESC能夠保持晶片W。
[0039]在第二極板18b的周緣部上以包圍晶片W的邊緣和靜電吸盤ESC的方式配置有聚焦環(huán)FR。聚焦環(huán)FR是為了提高蝕刻的均勻性而設(shè)置的。聚焦環(huán)FR由根據(jù)蝕刻對(duì)象的膜的材料而適當(dāng)選擇的材料構(gòu)成，例如可以由石英構(gòu)成。
[0040]在第二極板18b的內(nèi)部設(shè)置有制冷劑流路24。制冷劑流路24構(gòu)成調(diào)溫機(jī)構(gòu)。從設(shè)置在處理腔室12的外部的冷卻裝置經(jīng)由配管26a將制冷劑供給到制冷劑流路24。供給到制冷劑