蝕刻方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種蝕刻方法，其是對第1區(qū)域及第2區(qū)域同時進行蝕刻的方法，第1區(qū)域具有通過交替層疊氧化硅膜及氮化硅膜而構(gòu)成的多層膜，第2區(qū)域包括膜厚比第1區(qū)域的氧化硅膜的膜厚厚的氧化硅膜。在一實施方式的方法中，在等離子體處理裝置的處理容器內(nèi)生成包括氟碳氣體、氫氟烴氣體及氧氣的第1處理氣體的等離子體。接著，在處理容器內(nèi)生成包括氟碳氣體、氫氟烴氣體、氧氣及含鹵素氣體的第2處理氣體的等離子體。接著，在處理容器內(nèi)生成包括氧氣的第3處理氣體的等離子體。
【專利說明】
蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及蝕刻方法，尤其涉及對具有通過交替層疊氧化硅膜及氮化硅膜而構(gòu)成的多層膜的第I區(qū)域和包括膜厚比該第I區(qū)域的氧化硅膜的膜厚厚的氧化硅膜的第2區(qū)域同時進行蝕刻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為半導(dǎo)體裝置的一種，公知有具有三維構(gòu)造的NAND型閃存器件。在具有三維構(gòu)造的NAND型閃存器件的制造中進行這樣的工序:對通過交替設(shè)置氧化硅膜和氮化硅膜而構(gòu)成的多層膜進行蝕刻，在該多層膜上形成深孔。這樣的蝕刻記載在下述專利文獻I中。
[0003]具體而言，在專利文獻I中記載有這樣的方法:將多層膜上具有掩模的被處理體暴露于處理氣體的等離子體，從而進行該多層膜的蝕刻。
[0004]然而，作為被蝕刻對象的被處理體中有時具有第I區(qū)域和第2區(qū)域，其中，該第I區(qū)域具有通過交替設(shè)置氧化硅膜和氮化硅膜而構(gòu)成的多層膜，該第2區(qū)域包括膜厚比第I區(qū)域的氧化硅膜的膜厚厚的氧化硅膜。對這樣的被處理體進行蝕刻，要求在第I區(qū)域和第2區(qū)域這兩者上同時形成孔這樣的空間。在這樣的蝕刻中，在第I區(qū)域及第2區(qū)域上設(shè)置掩模，在從該掩模的開口暴露的部分，對第I區(qū)域及第2區(qū)域進行蝕刻。
[0005]專利文獻1:美國發(fā)明專利申請公開第2013/0059450號說明書。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問題
[0007]在所述第I區(qū)域及第2區(qū)域的蝕刻中，想到使用包括氟碳氣體及氫氟烴氣體的處理氣體。但是，在使用這樣的處理氣體的蝕刻中，有時所形成的空間的寬度在該空間的深度方向上的一部分變寬。即，有時對由蝕刻形成的空間進行劃分的側(cè)壁面的垂直性變低。此外，掩模的開口被氟碳這樣的物質(zhì)縮小，在有的情況下會將孔的開口堵塞。
[0008]因而，關(guān)于對具有通過交替層疊氧化硅膜及氮化硅膜而構(gòu)成的多層膜的第I區(qū)域和包括膜厚比該第I區(qū)域的氧化硅膜的膜厚厚的氧化硅膜的第2區(qū)域同時進行蝕刻的技術(shù)，要求:提高通過蝕刻形成的側(cè)壁面的垂直性，并且，抑制掩模的開口的縮小。
[0009]用于解決問題的方案
[0010]在一技術(shù)方案中，提供一種對被處理體的第I區(qū)域及第2區(qū)域同時進行蝕刻的方法。第I區(qū)域具有通過交替層疊氧化硅膜及氮化硅膜而構(gòu)成的多層膜。第2區(qū)域包括膜厚比第I區(qū)域的氧化硅膜的膜厚厚的氧化硅膜。被處理體具有在第I區(qū)域及第2區(qū)域上提供開口的掩模。該方法包括下述工序:(a)在準(zhǔn)備了被處理體的等離子體處理裝置的處理容器內(nèi)生成第I處理氣體的等離子體，第I處理氣體包括氟碳氣體、氫氟烴氣體及氧氣(以下，稱作“第I工序”)；(b)在等離子體處理裝置的處理容器內(nèi)生成第2處理氣體的等離子體，第2處理氣體包括氟碳氣體、氫氟烴氣體、氧氣及含齒素氣體，該含齒素氣體是用于形成齒元素和硅的反應(yīng)生成物而在被處理體的表面形成堆積物的氣體(以下，稱作“第2工序”)；(c)在等離子體處理裝置的處理容器內(nèi)生成包括氧氣的第3處理氣體的等離子體(以下，稱作“第3工序”)。在該方法中執(zhí)行多次序列，該多次序列的各序列包括第I工序、第2工序及第3工序。
[0011]所述一技術(shù)方案的方法中，在第I工序，對第I區(qū)域及第2區(qū)域同時進行蝕刻。并且，在第2工序，形成被處理體中的硅和齒元素的反應(yīng)生成物，并使該反應(yīng)生成物在因蝕刻而形成的側(cè)壁面上形成堆積物。利用該堆積物抑制在第I區(qū)域及第2區(qū)域形成的側(cè)壁面在橫向上被蝕刻。因而，采用該方法，能夠提高因蝕刻而形成的側(cè)壁面的垂直性。另外，在第I工序及第2工序中，氟碳這樣的物質(zhì)附著于掩模的表面。附著于掩模的表面的物質(zhì)的量因由在第I工序及第2工序中使用的處理氣體所包含的氧氣生成的活性種而減少。另外，附著于掩模的表面的物質(zhì)的量還因在第3工序中生成的氧氣的等離子體而減少。因而，能夠抑制掩模的開口的縮小。
[0012]在一技術(shù)方案中，也可以是，隨著序列的執(zhí)行次數(shù)的增加，第I處理氣體中的氧氣的流量及第2處理氣體中的氧氣的流量階梯性地增加。隨著序列的執(zhí)行次數(shù)的增加，在第I區(qū)域及第2區(qū)域形成的空間的深度變深。當(dāng)空間的深度變深時，與有助于蝕刻的氟碳進入空間的深部相比，有助于蝕刻的氟碳更容易附著于掩模的開口附近的壁面。采用該技術(shù)方案，隨著序列的執(zhí)行次數(shù)的增加，第I處理氣體中的氧氣的流量及第2處理氣體中的氧氣的流量增加，因此，能夠有效地將空間變深時堆積在掩模的開口附近的壁面上的物質(zhì)去除。另外，第I處理氣體中的氧氣的流量及第2處理氣體中的氧氣的流量在執(zhí)行多次序列的整個期間內(nèi)可以階梯性地上升2次以上。
[0013]在一技術(shù)方案中，也可以是，隨著序列的執(zhí)行次數(shù)的增加，被處理體的溫度階梯性地上升。在被處理體的溫度較低時，附著于掩模的開口附近的壁面的氟碳的量多于進入空間內(nèi)的氟碳的量。而在被處理體的溫度較高時，附著于掩模的開口附近的壁面的氟碳的量變少，進入空間內(nèi)的氟碳的量變多。在該技術(shù)方案中，隨著序列的執(zhí)行次數(shù)的增加、即隨著空間的深度變深，被處理體的溫度上升，因此，能夠抑制氟碳附著于掩模的開口附近的壁面，能夠?qū)⒎脊┙o到較深的空間的深部。由此，能夠更高效地進行較深的空間的蝕刻。另夕卜，被處理體的溫度在執(zhí)行多次序列的整個期間內(nèi)可以階梯性地上升2次以上。
[0014]在一技術(shù)方案中，也可以是，第2處理氣體包括第I處理氣體和含鹵素氣體。即，也可以是，在第I工序及第2工序的整個期間向處理容器內(nèi)供給第I處理氣體，在第2工序時，向第I處理氣體中添加含鹵素氣體。
[0015]在一技術(shù)方案中，在多次序列的各序列中，處理容器內(nèi)的壓力及用于生成等離子體的電力可以是恒定的。采用該技術(shù)方案，各序列的第I工序?第3工序中的處理容器內(nèi)的壓力及用于生成等離子體的電力均是恒定的，因此能夠縮短等離子體的穩(wěn)定所需時間。
[0016]在一技術(shù)方案中，第I工序的時間的長度可以比第2工序的時間的長度長。采用該技術(shù)方案，在各序列中，主要進行蝕刻的第I工序的時間的長度相對于進行堆積物的形成的第2工序的時間的長度而言較長，因此各序列的蝕刻速度變快。
[0017]發(fā)明的效果
[0018]如上所述，關(guān)于對具有通過交替層疊氧化硅膜及氮化硅膜而構(gòu)成的多層膜的第I區(qū)域和包括膜厚比該第I區(qū)域的氧化硅膜的膜厚厚的氧化硅膜的第2區(qū)域同時進行蝕刻的技術(shù)，能夠提高通過蝕刻形成的壁面的垂直性，并且，抑制掩模的開口的縮小。
【附圖說明】
[0019]圖1是表示一實施方式的蝕刻方法的流程圖。
[0020]圖2是應(yīng)用圖1所示的蝕刻方法的被處理體的示例的剖視圖。
[0021]圖3是概略地表示能夠用于實施圖1所示方法的等離子體處理裝置的一例的圖。
[0022]圖4是表示一實施方式的頂板的放大剖視圖。
[0023]圖5是表示圖1所示的方法的執(zhí)行過程中的中途階段的被處理體的狀態(tài)的一例的剖視圖。
[0024]圖6是表示執(zhí)行圖1所示的方法后的被處理體的狀態(tài)的一例的剖視圖。
[0025]圖7是表示第I處理氣體中的氧氣的流量、第2處理氣體中的氧氣的流量、以及被處理體(晶圓)的溫度與序列的執(zhí)行次數(shù)之間的關(guān)系的圖。
【具體實施方式】
[0026]以下，參照附圖詳細說明各種實施方式。在各附圖中對同一部分或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注同一附圖標(biāo)記。
[0027]圖1是表示一實施方式的蝕刻方法的流程圖。圖1所示的方法MT是對第I區(qū)域及第2區(qū)域這兩者進行蝕刻、形成孔這樣的空間的方法。該方法MT例如能夠用于具有三維構(gòu)造的NAND閃存的制造。
[0028]圖2是應(yīng)用圖1所示的蝕刻方法的被處理體的示例的剖視圖。圖2所示的被處理體(以下，記作“晶圓W”)具有基底層UL、第I區(qū)域Rl、第2區(qū)域R2及掩模MSK?；讓覷L可以是例如設(shè)于基板上的多晶硅制的層。第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2設(shè)于基底層UL上。
[0029]第I區(qū)域Rl由多層膜構(gòu)成。多層膜通過交替設(shè)置氧化硅膜ILl及氮化硅膜IL2而構(gòu)成。氧化娃膜ILl的厚度例如為5nm?50nm，氮化娃膜IL2的厚度例如為1nm?75nm。在一實施方式中，氧化娃膜ILl及氮化娃膜IL2可以合計層疊24層以上。
[0030]第2區(qū)域R2是包括膜厚比第I區(qū)域Rl的氧化硅膜ILl的膜厚厚的氧化硅膜的區(qū)域。在一實施方式中，第2區(qū)域包括部分區(qū)域R21及部分區(qū)域R22。第I區(qū)域Rl的多個氮化硅膜IL2中的幾個氮化硅膜IL2在與多層膜的層疊方向正交的方向上延伸至部分區(qū)域R21內(nèi)。如圖2所示，從第I區(qū)域Rl延伸至部分區(qū)域R21內(nèi)的多個氮化硅膜IL2以呈臺階狀的方式終止在部分區(qū)域R21內(nèi)。該部分區(qū)域R21中的氮化硅膜IL2以外的部分由氧化硅膜ILl構(gòu)成。另外，部分區(qū)域R22由單層的氧化硅膜ILl構(gòu)成。這樣構(gòu)成的第2區(qū)域R2的厚度與第I區(qū)域Rl的厚度大致相同。
[0031]在第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2上設(shè)有掩模MSK。掩模MSK上形成有用于在第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2上形成孔這樣的空間的開口。掩模MSK例如可以是無定形碳制?；蛘?，掩模MSK也可以由有機聚合物構(gòu)成。
[0032]再次參照圖1。在方法MT中，首先，在等離子體處理裝置的處理容器內(nèi)準(zhǔn)備圖2所示那樣的晶圓W。圖3是概略地表示能夠用于實施圖1所示方法的等離子體處理裝置的一例的圖。
[0033]圖3所示的等離子體處理裝置10是電容耦合型等離子體蝕刻裝置，具有大致圓筒狀的處理容器12。通過在經(jīng)陽極氧化處理后的鋁上設(shè)有氧化釔這樣的陶瓷的覆層而構(gòu)成處理容器12的內(nèi)壁面。該處理容器12被接地。在處理容器12的側(cè)壁設(shè)有用于晶圓W的輸入及輸出的通路12g。該通路12g能夠利用閘閥54進行開閉。
[0034]處理容器12內(nèi)設(shè)有載置臺PD。支承部14從處理容器12的底部延伸。支承部14具有大致圓筒形狀，由絕緣材料構(gòu)成。該支承部14對載置臺ro進行支承。
[0035]載置臺PD具有下部電極16及靜電吸盤18。下部電極16在一實施方式中包括第I構(gòu)件16a及第2構(gòu)件16b。第I構(gòu)件16a及第2構(gòu)件16b均具有大致圓盤形狀，由鋁這樣的導(dǎo)體構(gòu)成。第2構(gòu)件16b設(shè)于第I構(gòu)件16a上，與第I構(gòu)件16a電連接。
[0036]第I構(gòu)件16a經(jīng)由匹配器66與第I高頻電源62連接。第I高頻電源62是用于產(chǎn)生等離子體生成用的高頻(High Frequency Wave)的電源，產(chǎn)生27MHz?10MHz的頻率，作為一例產(chǎn)生40MHz的高頻。匹配器66是用于使第I高頻電源62的輸出阻抗和負載側(cè)(下部電極16側(cè))的輸入阻抗匹配的電路。另外，也可以是，第I高頻電源62經(jīng)由匹配器66與上部電極30連接。
[0037]第I構(gòu)件16a經(jīng)由匹配器68與第2高頻電源64連接。第2高頻電源64是用于產(chǎn)生將離子引向晶圓W的高頻、即高頻偏壓的電源，產(chǎn)生400kHz?13.56MHz的范圍內(nèi)的頻率，作為一例產(chǎn)生3MHz的高頻偏壓。匹配器68是用于使第2高頻電源64的輸出阻抗與負載側(cè)(下部電極16側(cè))的輸入阻抗匹配的電路。
[0038]第2構(gòu)件16b的內(nèi)部形成有制冷劑流路24。從設(shè)于處理容器12的外部的冷卻單元經(jīng)由配管26a向制冷劑流路24供給制冷劑，供給到制冷劑流路24的制冷劑經(jīng)由配管26b返回到冷卻單元。控制像這樣循環(huán)的制冷劑的溫度，從而對載置于靜電吸盤18上的晶圓W的溫度進行控制。
[0039]靜電吸盤18設(shè)于第2構(gòu)件16b上。靜電吸盤18具有將膜狀的電極配置于一對絕緣層或絕緣片材之間而成的結(jié)構(gòu)。靜電吸盤18的電極經(jīng)由開關(guān)與直流電源22電連接。該靜電吸盤18利用來自直流電源22的直流電壓產(chǎn)生的庫侖力等靜電力來吸附晶圓W，對該晶圓W進行保持。在靜電吸盤18內(nèi)也可以設(shè)有加熱器這樣的加熱元件。
[0040]在靜電吸盤18的周圍且是在第2構(gòu)件16b上設(shè)有聚焦環(huán)FR。聚焦環(huán)FR是為了提高蝕刻的均勻性而配置的，例如可以由石英構(gòu)成。
[0041]另外，在下部電極16及靜電吸盤18設(shè)有氣體供給管線28。氣體供給管線28構(gòu)成為將來自傳熱氣體供給機構(gòu)的傳熱氣體、例如He氣體供給到靜電吸盤18的上表面和晶圓W的背面之間。
[0042]此外，等離子體處理裝置10還具有上部電極30。上部電極30在載置臺PD的上方與該載置臺ro相對配置。下部電極16與上部電極30彼此大致平行地設(shè)置。在該上部電極30和下部電極16之間劃分出用于對晶圓W進行等離子體處理的處理空間S。
[0043]上部電極30以封閉處理容器12的上端開口的方式配置于處理容器12上。該上部電極30可以包括頂板34及支承體36。頂板34面對處理空間S，提供有多個氣體噴出孔34a。后面詳細敘述該頂板34。
[0044]支承體36以頂板34能夠裝卸自如的方式支承該頂板34，例如能夠由鋁這樣的導(dǎo)體構(gòu)成。該支承體36可以具有水冷構(gòu)造。支承體36的內(nèi)部設(shè)有氣體擴散室36a。與氣體噴出孔34a連通的多個氣體流通孔36b從該氣體擴散室36a向下方延伸。并且，支承體36上形成有用于向氣體擴散室36a導(dǎo)入處理氣體的氣體導(dǎo)入口 36c，該氣體導(dǎo)入口 36c與氣體供給管38連接。
[0045]氣體供給管38經(jīng)由閥組42及流量控制器組44與氣體供給源組40連接。氣體供給源組40包括多個氣體供給源。多個氣體供給源包括一種以上的氟碳氣體的供給源、氫氟烴氣體的供給源、含鹵素氣體的供給源、氧(O2)氣的供給源、以及稀有氣體的供給源。一種以上的氟碳氣體能夠使用例如C4F6氣體、C4F8氣體、CF4氣體這樣的一種以上的氟碳氣體。氫氟烴氣體能夠使用例如CH2F2氣體。另外，含鹵素氣體能夠使用HBr氣體、BCl3氣體、SiCl4氣體、HI氣體這樣的氣體。此外，稀有氣體能夠使用He氣體、Ne氣體、Ar氣體、Kr氣體這樣的任意稀有氣體。
[0046]閥組42具有多個閥。另外，流量控制器組44具有質(zhì)量流量控制器(MFC)這樣的多個流量控制器。氣體供給源組40的多個氣體供給源分別經(jīng)由流量控制器組44中的對應(yīng)的流量控制器及閥組42中的對應(yīng)的閥而與氣體供給管38連接。在等離子體處理裝置10中，來自多個氣體供給源中的被選擇的氣體供給源的氣體從氣體供給管38到達氣體擴散室36a，經(jīng)由氣體流通孔36b及氣體噴出孔34a向處理空間S噴出。
[0047]如圖3所示，載置臺H)的周圍設(shè)有沿鉛垂方向延伸的筒狀構(gòu)件70。筒狀構(gòu)件70由石英這樣的絕緣體構(gòu)成，沿載置臺ro的外周面設(shè)置。并且，在筒狀構(gòu)件70及支承部14的周圍設(shè)有筒狀構(gòu)件72及筒狀構(gòu)件74。筒狀構(gòu)件72設(shè)于筒狀構(gòu)件74的上方。這些筒狀構(gòu)件72及筒狀構(gòu)件74均由鋁這樣的導(dǎo)體構(gòu)成。另外，在筒狀構(gòu)件72及筒狀構(gòu)件74的表面設(shè)有氧化釔這樣的陶瓷的覆層。
[0048]此外，支承構(gòu)件76的上端被處理容器12的側(cè)壁支承。支承構(gòu)件76由鋁這樣的導(dǎo)體構(gòu)成，該支承構(gòu)件76的表面設(shè)有氧化釔這樣的陶瓷的覆層。該支承構(gòu)件76沿處理容器12的側(cè)壁內(nèi)表面向下方延伸。支承構(gòu)件76在其下端對分割構(gòu)件78的外側(cè)端部進行支承。另外，分割構(gòu)件78的內(nèi)側(cè)端部被夾持在筒狀構(gòu)件72和筒狀構(gòu)件74之間。
[0049]分割構(gòu)件78位于排氣路徑的處理容器12的側(cè)壁與載置臺H)之間的部分上。該分割構(gòu)件78上形成有多個貫通孔。分割構(gòu)件78由鋁這樣的導(dǎo)體構(gòu)成。另外，分割構(gòu)件78的表面上設(shè)有氧化釔這樣的陶瓷的覆層。在一實施方式中，分割構(gòu)件78隨著從其內(nèi)側(cè)端部向外側(cè)端部去而向上方傾斜。采用該分割構(gòu)件78，將處理空間S的生成等離子體的部分的體積縮小。
[0050]在分割構(gòu)件78的下方且是在處理容器12的底部設(shè)有排氣口12e。排氣口 12經(jīng)由排氣管52與排氣裝置50連接。排氣裝置50具有壓力調(diào)整閥及渦輪分子栗這樣的減壓栗。
[0051 ]另外，等離子體處理裝置10可以還具有控制部Cnt。該控制部Cnt可以是具有處理器、存儲部、輸入裝置、顯示裝置等的計算機裝置，能夠?qū)Φ入x子體處理裝置10的各部進行控制。在該控制部Cnt中，為了操作員管理等離子體處理裝置10，能夠使用輸入裝置進行命令的輸入操作等，并且，能夠通過顯示裝置將等離子體處理裝置10的運轉(zhuǎn)狀況可視化地顯示。此外，在控制部Cnt的存儲部存儲有用于通過處理器對利用等離子體處理裝置10執(zhí)行的各種處理進行控制的控制程序、用于根據(jù)處理條件使等離子體處理裝置10的各部執(zhí)行處理的程序、即處理制程。在一實施方式中，控制部Cnt按照為了實施方法MT而作成的處理制程對等離子體處理裝置10的各部進行控制。
[0052]在該等離子體處理裝置10中，將來自氣體供給源組40的多個氣體供給源中的被選擇的氣體供給源的處理氣體向處理空間S供給，并且，利用排氣裝置50將處理空間S的壓力設(shè)定為規(guī)定的壓力。并且，來自第I高頻電源62的高頻向下部電極16供給，來自第2高頻電源64的高頻偏壓向下部電極16供給。由此，在處理空間S激勵處理氣體。于是，利用離子等活性種進行對晶圓W的蝕刻。
[0053]以下，詳細說明頂板34。圖4是一實施方式的頂板的放大剖視圖。如圖4所示，頂板34具有基部34b?；?4b由導(dǎo)體構(gòu)成。作為一例，基部34b由鋁構(gòu)成。并且，基部34b具有第I覆層部34d。第I覆層部34d設(shè)于基部34b的至少處理空間S側(cè)的表面。該第I覆層部34d例如通過基部34b的陽極氧化處理而形成。另外，頂板34還具有第2覆層部34c。第2覆層部34c由氧化釔(Y203)、SiC、YF這樣的陶瓷構(gòu)成，例如，通過陶瓷的噴鍍而形成。該第2覆層部34c的厚度例如為200nm以下。
[0054]在等離子體處理裝置10中，包括頂板34的上部電極30、支承構(gòu)件76、分割構(gòu)件78及筒狀構(gòu)件72與處理容器12電連接。即，上部電極30、支承構(gòu)件76、分割構(gòu)件78及筒狀構(gòu)件72的電位成為與處理容器12的電位相同的電位，并被接地。因而，與在具有由石英這樣的絕緣體構(gòu)成的板狀的頂板的等離子體處理裝置內(nèi)的離子的舉動不同，在處理空間S內(nèi)產(chǎn)生的離子不僅被晶圓W吸引，還被頂板34吸引。由此，在等離子體處理裝置10中，在進行蝕刻時，能夠去除附著于頂板34的物質(zhì)。
[0055]以下，再次參照圖1，繼續(xù)說明方法MT。在以下的說明中，參照圖1的同時還參照圖5及圖6。圖5是表示圖1所示的方法的執(zhí)行過程中的中途階段的被處理體的狀態(tài)的一例的剖視圖。另外，圖6是表示執(zhí)行圖1所示的方法后的被處理體的狀態(tài)的一例的剖視圖。此外，在以下的說明中，以使用等離子體處理裝置10的情況為例，說明方法MT。
[0056]在方法MT中，如上所述，首先，向等離子體處理裝置10的處理容器12內(nèi)輸入晶圓W。將晶圓W載置于載置臺ro上，并利用靜電吸盤18進行保持。然后，在方法MT中，執(zhí)行多次序列SQ。多次序列SQ包括工序STl、工序ST2及工序ST3。
[0057]在工序STl中，在處理容器12內(nèi)生成第I處理氣體的等離子體。第I處理氣體包括氟碳氣體、氫氟烴氣體及氧氣。在一例中，第I處理氣體可以包括C4F6氣體、C4F8氣體、CF4氣體、CH2F2氣體及O2氣體。另外，第I處理氣體也可以包括其他氟碳氣體及其他氫氟烴氣體。此外，在工序STl中，將來自第I高頻電源62的高頻及來自第2高頻電源64的高頻偏壓向下部電極16供給。由此，激勵第I處理氣體，利用生成的離子等活性種在從掩模MSK暴露的部分對第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2進行蝕刻。
[0058]在接下來的工序ST2中，在處理容器12內(nèi)生成第2處理氣體的等離子體。第2處理氣體包括氟碳氣體、氫氟烴氣體、氧氣及含鹵素氣體。在一例中，第2處理氣體可以包括C4F6氣體、C4F8氣體、CF4氣體、CH2F2氣體、O2氣體及HBr氣體。另外，第2處理氣體也可以包括其他氟碳氣體及其他氫氟烴氣體。并且，第2處理氣體也可以包括BCl3氣體、SiCl4氣體、HI氣體這樣的其他含鹵素氣體。另外，在工序ST2中，將來自第I高頻電源62的高頻及來自第2高頻電源64的高頻偏壓向下部電極16供給。由此，激勵第2處理氣體，利用生成的離子等活性種在從掩模MSK暴露的部分對第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2進行蝕刻。
[0059]在接下來的工序ST3中，在處理容器12內(nèi)生成第3處理氣體的等離子體。第3處理氣體包括氧氣。另外，第3處理氣體也可以還包括稀有氣體。在一例中，第3處理氣體可以包括O2氣體及Ar氣體。并且，在工序ST3中，將來自第I高頻電源62的高頻及來自第2高頻電源64的高頻偏壓向下部電極16供給。由此，激勵第3處理氣體，生成氧的活性種。在所述工序STl及工序ST2中，氟碳這樣的物質(zhì)附著于掩模MSK的表面，但利用通過工序ST3生成的氧的活性種去除多余的氣碳。
[0060]在方法MT的所述工序STl及工序ST2中，氟碳這樣的物質(zhì)附著于尤其是掩模MSK的表面，但是由于工序STl及工序ST2中所使用的處理氣體包含氧氣，因此附著于掩模MSK的表面的物質(zhì)的量因氧的活性種而減少。此外，附著于掩模MSK的表面的物質(zhì)的量還因工序ST3中生成的氧氣的等離子體而減少。
[0061]另外，工序ST2中使用的第2處理氣體包括含鹵素氣體。因而，在工序ST2中，第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2所含有的硅和鹵元素反應(yīng)，由此生成的反應(yīng)生成物附著于因蝕刻而形成的壁面。
[0062]在執(zhí)行包括這樣的工序STl、工序ST2及工序ST3的序列SQ時，如圖5所示，在從掩模MSK的開□暴露的部分，對第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2進行蝕刻。另外，在晶圓W的表面形成有堆積物DP。堆積物DP在掩模MSK的表面MS上主要由氟碳這樣的物質(zhì)構(gòu)成，在因蝕刻而形成在第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2的側(cè)壁面SW上主要由在工序ST2中生成的反應(yīng)生成物構(gòu)成。在因蝕刻而形成在第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2的側(cè)壁面SW上附著的堆積物抑制了該側(cè)壁面SW在橫向(與膜厚方向垂直的方向)上被蝕刻。因而，側(cè)壁面SW的垂直性得到提高。另外，附著于掩模MSK的表面的堆積物、即由氟碳這樣的物質(zhì)構(gòu)成的堆積物減少了掩模MSK的損耗。這樣，附著于掩模MSK的表面MS的堆積物DP對掩模MSK進行保護，但是，若該堆積物的量過多，則掩模MSK的開口會縮小，阻礙蝕刻。但是，在方法MT中，利用在工序STI及工序ST2生成的氧的活性種適當(dāng)減少該堆積物的量。并且，還利用在工序ST3生成的氧的活性種將附著于掩模MSK的表面的多余的堆積物去除。因而，采用方法MT，能夠抑制掩模MSK的開口的縮小。
[0063]在方法MT中，在執(zhí)行序列SQ后，在工序STJ判斷是否滿足停止條件。在序列SQ的執(zhí)行次數(shù)達到規(guī)定次數(shù)時，判斷為滿足停止條件。在工序STJ判斷為不滿足停止條件的情況下，從工序STl開始再次執(zhí)行序列SQ。而在工序STJ判斷為滿足停止條件的情況下，方法MT結(jié)束。這樣，在方法MT中，通過執(zhí)行多次序列SQ，從而，如圖6所示，第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2被蝕刻，直到空間到達基底層UL的表面。
[0064]下面，參照圖7。圖7是表示第I處理氣體中的氧氣的流量、第2處理氣體中的氧氣的流量、以及被處理體(晶圓)的溫度與序列的執(zhí)行次數(shù)之間的關(guān)系的圖。如圖7所示，在方法MT的一實施方式中，隨著序列SQ的執(zhí)行次數(shù)的增加，工序STl中使用的第I處理氣體中的氧氣的流量及工序ST2中使用的第2處理氣體中的氧氣的流量也可以階梯性地增加。在圖7中，第I處理氣體中的氧氣的流量及第2處理氣體中的氧氣的流量在實施方法MT的整個期間隨著序列SQ的執(zhí)行次數(shù)的增加而呈三級階梯增加。但是，第I處理氣體中的氧氣的流量及第2處理氣體中的氧氣的流量也可以是在實施方法MT的整個期間隨著序列SQ的執(zhí)行次數(shù)的增加而呈兩級階梯以上的任意階梯增加。
[0065]在方法MT中，隨著序列SQ的執(zhí)行次數(shù)的增加，在第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2形成的空間的深度變深。當(dāng)空間的深度變深時，與有助于蝕刻的氟碳進入空間的深部相比，有助于蝕刻的氟碳更容易附著于掩模MSK的開口附近的壁面。采用該實施方式，隨著序列SQ的執(zhí)行次數(shù)的增加，第I處理氣體中的氧氣的流量及第2處理氣體中的氧氣的流量增加，因此，能夠有效地將在空間變深時堆積在掩模MSK的開口附近的壁面上的物質(zhì)去除。
[0066]另外，在方法MT的一實施方式中，如圖7所示，也可以隨著序列SQ的執(zhí)行次數(shù)的增加而使晶圓W的溫度上升。在圖7中，晶圓W的溫度在實施方法MT的整個期間隨著序列SQ的執(zhí)行次數(shù)的增加而呈三級階梯增加。但是，晶圓W的溫度也可以是在實施方法MT的整個期間隨著序列SQ的執(zhí)行次數(shù)的增加而呈兩級階梯以上的任意階梯增加。
[0067]在晶圓W的溫度較低時，附著于掩模MSK的開口附近的壁面的氟碳的量多于進入到在第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2形成的空間內(nèi)的氟碳的量。而在晶圓W的溫度較高時，附著于掩模MSK的開口附近的壁面的氟碳的量變少，進入到在第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2形成的空間內(nèi)的氟碳的量變多。在該實施方式中，隨著序列SQ的執(zhí)行次數(shù)的增加、即隨著在第I區(qū)域Rl及第2區(qū)域R2形成的空間的深度變深，晶圓W的溫度上升，因此，能夠抑制氟碳附著于掩模MSK的開口附近的壁面，能夠?qū)⒎脊┙o到較深的空間的深部。由此，能夠更高效地進行較深的空間的蝕刻。
[0068]另外，在方法MT的一實施方式中，在工序ST2中使用的第2處理氣體可以是向在工序STl中使用的第I處理氣體中添加所述含鹵素氣體后而成的氣體。即，在多次序列的各序列中，在工序STl和工序ST2的整個期間，也可以是，不使第I處理氣體所包括的多種氣體的流量發(fā)生變化，而將該第I處理氣體向處理容器12內(nèi)供給，在工序ST2中向該第I處理氣體中添加微量的含鹵素氣體。采用該實施方式，在工序STl及工序ST2的整個期間，供給的氣體的種類不發(fā)生較大的變化，因此能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的等離子體的生成。
[0069]此外，在方法MT的一實施方式中，也可以是，在多次序列SQ的各序列中，處理容器12內(nèi)的壓力被保持為恒定，從第I高頻電源62向下部電極16供給的高頻的電力及從第2高頻電源64向下部電極16供給的高頻偏壓的電力也被保持為恒定。即，也可以是，在序列SQ的各序列中，在工序ST1、工序ST2及工序ST3的整個期間，處理容器12內(nèi)的壓力被保持為恒定，從第I高頻電源62向下部電極16供給的高頻的電力及從第2高頻電源64向下部電極16供給的高頻偏壓的電力也被保持為恒定。采用該實施方式，序列SQ的各序列的執(zhí)行期間中，壓力、高頻的電力及高頻偏壓的電力被保持為恒定，因此，能夠縮短在工序STl?工序ST3的各工序之間的轉(zhuǎn)換時等離子體的穩(wěn)定所需的時間。進而，能夠縮短方法MT的整個期間的時間。
[0070]另外，在方法MT的一實施方式中，也可以是，工序STl的執(zhí)行時間長度比工序ST2的時間長度長。采用該實施方式，在各序列SQ的執(zhí)行期間中主要進行蝕刻的工序STl的時間長度相對于進行堆積物DP的形成的工序ST2的時間長度而言較長，因此各序列SQ的蝕刻速度變高。結(jié)果，能夠縮短方法MT的整個期間的時間長度。
[0071]此外，在方法MT中，如上所述，能夠使用等離子體處理裝置10。在方法MT的執(zhí)行過程中，氟碳等堆積在與處理空間S接觸的面、例如頂板34的表面。在等離子體處理裝置10中，頂板34與接地電位連接，因此在處理空間S產(chǎn)生的離子不僅被晶圓W吸引，還被頂板34吸引。因而，在方法MT中通過使用等離子體處理裝置10，能夠?qū)⒏街陧敯?4的物質(zhì)去除。另外，頂板34的表面利用陶瓷制的第2覆層部34c保護起來，避免受到等離子體的影響。因而，能夠抑制頂板34的經(jīng)時劣化。
[0072]以上，對各種實施方式進行了說明，但是不限于所述實施方式，能夠構(gòu)成各種變形方案。例如，方法MT也可以不使用等離子體處理裝置10來實施，而是使用電感耦合型的等離子體處理裝置或者使用采用微波這樣的表面波的等離子體處理裝置這樣的任意的等離子體處理裝置來實施。
[0073]附圖標(biāo)記說明
[0074]10、等離子體處理裝置；12、處理容器;PD、載置臺；16、下部電極；18、靜電吸盤;30、上部電極;34、頂板;34b、基部;34c、第2覆層部;34d、第I覆層部;40、氣體供給源組;50、排氣裝置;62、第I高頻電源;64、第2高頻電源;78、分割構(gòu)件;Cnt、控制部;W、晶圓；R1、第I區(qū)域；R2、第2區(qū)域;I L1、氧化硅膜;IL2、氮化硅膜;MSK、掩模;DP、堆積物。
【主權(quán)項】
1.一種蝕刻方法，其是對被處理體的第I區(qū)域及第2區(qū)域同時進行蝕刻的方法，其中， 該第I區(qū)域具有通過交替層疊氧化硅膜及氮化硅膜而構(gòu)成的多層膜，該第2區(qū)域包括膜厚比第I區(qū)域的氧化硅膜的膜厚厚的氧化硅膜，該被處理體具有在該第I區(qū)域及該第2區(qū)域上提供開口的掩模， 該蝕刻方法包括以下工序: 在準(zhǔn)備了所述被處理體的等離子體處理裝置的處理容器內(nèi)生成第I處理氣體的等離子體的工序，所述第I處理氣體包括氟碳氣體、氫氟烴氣體及氧氣； 在所述等離子體處理裝置的處理容器內(nèi)生成第2處理氣體的等離子體的工序，所述第2處理氣體包括氟碳氣體、氫氟烴氣體、氧氣及含齒素氣體，所述含齒素氣體是用于形成鹵元素和硅的反應(yīng)生成物而在被處理體的表面形成堆積物的氣體； 在所述等離子體處理裝置的處理容器內(nèi)生成第3處理氣體的等離子體的工序，所述第3處理氣體包括氧氣， 在該蝕刻方法中執(zhí)行多次序列，該序列包括所述生成第I處理氣體的等離子體的工序、所述生成第2處理氣體的等離子體的工序及所述生成第3處理氣體的等離子體的工序。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其中， 隨著所述序列的執(zhí)行次數(shù)的增加，所述第I處理氣體中的所述氧氣的流量及所述第2處理氣體中的所述氧氣的流量階梯性地增加。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蝕刻方法，其中， 隨著所述序列的執(zhí)行次數(shù)的增加，所述被處理體的溫度階梯性地上升。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的蝕刻方法，其中， 所述第2處理氣體包括所述第I處理氣體和所述含齒素氣體。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的蝕刻方法，其中， 所述生成第I處理氣體的等離子體的工序的執(zhí)行時間的長度比所述生成第2處理氣體的等離子體的工序的執(zhí)行時間的長度長。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的蝕刻方法，其中， 在所述多次序列的各序列中，所述處理容器內(nèi)的壓力及用于生成等離子體的電力均是恒定的。
【文檔編號】H01L21/311GK106057666SQ201610208193
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月6日 公開號201610208193.9, CN 106057666 A, CN 106057666A, CN 201610208193, CN-A-106057666, CN106057666 A, CN106057666A, CN201610208193, CN201610208193.9
【發(fā)明人】長友優(yōu), 石田竜宇, 田村大輔, 小巖幸介
【申請人】東京毅力科創(chuàng)株式會社