蚀刻被蚀刻层的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明的实施方式涉及蚀刻被蚀刻层的方法。
【背景技术】
[0002]作为半导体装置的一种，已知具有三维结构的NAND型闪速存储器设备。该设备具有多层膜，该多层膜由介电常数不同的两层交替设置来形成。该设备的制造中，通过多层膜的蚀刻，在该多层膜形成有多个深洞。对于这样的蚀刻方法，下述的专利文献I中有记载。
[0003]具体而言，专利文献I中记载的蚀刻方法中，在多层膜上具有无定形碳制的掩模的被处理体，被暴露于包含CH2F2气体、N 2气体、以及NF 3的处理气体的等离子体中。
[0004]如专利文献I中记载的蚀刻方法，在被蚀刻层上形成深洞这样的多个开口的蚀刻方法中，为了提高划分出该开口的壁面的垂直性，将该壁面、掩模的表面利用等离子体反应产物进行保护，并且进行多层膜的蚀刻。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:美国专利申请公开第2013/0059450号说明书
【发明内容】
_8] 发明要解决的问题
[0009]但是，为了在被蚀刻层上形成多个开口，即使使用上述的现有的蚀刻方法，多个开口的宽度相互之间也是不同的。因此，需要使在被蚀刻层形成的多个开口的宽度的差异降低。
[0010]用于解决问题的方案
[0011 ] 在一个方案中，提供对被蚀刻层进行蚀刻的方法。该方法包括:(a)在设置于被蚀刻层上的包含有机膜的掩模层上使等离子体反应产物沉积的工序(以下，称为“第I工序”)、和(b)在第I工序之后对被蚀刻层进行蚀刻的工序(以下，称为“第2工序”)。掩模层具有粗区域和密区域。在粗区域形成多个开口。密区域包围粗区域且掩模在该密区域比在粗区域密集地存在。粗区域包含第I区域和第2区域。第2区域为比第I区域更接近密区域的区域。该方法的第I工序中，第I区域中的开口的宽度比在第2区域中的开口的宽度变窄。
[0012]—般而言，使等离子体反应产物沉积且对被蚀刻层进行蚀刻时，与掩模密集地设置的密区域接近的第2区域和其正下方的被蚀刻层内的区域，比远离密区域的第I区域和其正下方的被蚀刻层内的区域附着更多等离子体反应产物。因此，第2区域的正下方的被蚀刻层内的区域中形成的开口的宽度小。另一方面，根据上述的方案所述的方法，通过第I工序的实行，第I区域中的开口的宽度比第2区域中的开口的宽度变窄。并且在这之后，在第2工序中，使等离子体反应产物沉积且对被蚀刻层进行蚀刻时，在第I区域的正下方的被蚀刻层内的区域形成的开口的宽度与在第2区域的正下方的被蚀刻层内的区域形成的开口的宽度的差异变小。例如，在第I区域的正下方的被蚀刻层内的区域形成的开口的宽度与在第2区域的正下方的被蚀刻层内的区域形成的开口的宽度实质上是相同的。因此，根据该方法，能够降低在被蚀刻层形成的多个开口的宽度的差异。
[0013]—个方式的第I工序中，生成混合气体的等离子体，所述混合气体包含含氧气体和/或含氢气体、以及含硅气体。第I工序中使用的混合气体在含硅气体之外包含含氧气体的情况下，生成作为在掩模层上沉积的等离子体反应产物的氧化硅，在与形成掩模的材料的反应中，密区域中比粗区域中消耗了更多的氧的活性种，因此在接近该密区域的第2区域的附近生成的氧化硅的量，少于远离密区域的第I区域的附近生成的氧化硅的量。因此，通过第I工序的实行，第I区域的开口的宽度变得比第2区域的开口的宽度狭窄。同样地，第I工序中使用的混合气体在含硅气体之外包含含氢气体的情况下，生成SiH作为在掩模层上沉积的等离子体反应产物，在与形成掩模的材料的反应中，密区域中比粗区域中消耗了更多氢的活性种，因此在接近该密区域的第2区域的附近生成的SiH的量，少于远离密区域的第I区域的附近生成的SiH的量。因此，通过第I工序的实行，第I区域的开口的宽度变得比第2区域的开口的宽度狭窄。
[0014]—个方式中，含硅气体可以包含SiCl4S SiF4。一个方式中，含氧气体可以为02气体。一个方式中，含氢气体可以为经气体。另外，一个方式中，含氢气体可以为CH4气体。
[0015]—个方式中，被蚀刻层可以为由氧化硅制的第I电介质膜和氮化硅制的第2电介质膜交替层叠而形成的多层膜。
[0016]一个方式的第2工序中，生成包含氢气、溴化氢气体、以及三氟化氮气体且包含烃气体、氟代烃气体、以及碳氟化合物气体之中的至少一种的处理气体的等离子体。第2工序中使用的处理气体，特别地包含碳和氢。另外，该处理气体中包含较多原子数的氢。由此，在第2工序的蚀刻中，包含碳且具有高硬度的保护膜在掩模层的表面上形成。结果，能够维持掩模层的形状直至蚀刻结束时。即，能够改善掩模选择比。
[0017]一个方式中，氟代烃气体可以为CH2F2气体、CH 3F气体或CHF3气体。
[0018]另外，一个方式中，有机膜可以为无定形碳膜。
[0019]发明的效果
[0020]如以上说明的那样，能够降低在被蚀刻层形成的多个开口的宽度的差异。
【附图说明】
[0021]图1为显示对被蚀刻层进行蚀刻的方法的一个实施方式的流程图。
[0022]图2为一个例子所述的被处理体的剖面图。
[0023]图3为示出在图1所示的方法的实施前、以及在图1所示的方法的各工序的实行后的被处理体的状态的平面图。
[0024]图4为示出在图1所示的方法的第I工序的实行后的被处理体的状态的剖面图。
[0025]图5为示出在图1所示的方法的第2工序的实行后的被处理体的状态的剖面图。
[0026]图6为示意地示出等离子体处理装置的一个例子的图。
[0027]图7为详细地示出图6所示的调节阀组、流量控制器组、以及气体源组的图。
[0028]附图标iP,说曰月
[0029]10…等离子体处理装置、12...处理容器、H)…载置台、16...下部电极、18b…静电卡盘、30...上部电极、40…气体源组、42...调节阀组、44…流量控制器组、50...排气装置、62...第I高频电源、64...第2高频电源、Cnt...控制单元、W…晶圆、ML...掩模层、RC…粗区域、RD…密区域、Rl…第I区域、R2…第2区域、MO…开口、DP…沉积物、EL…被蚀刻层、EO…开口、
PF…保护膜。
【具体实施方式】
[0030]以下，参照附图针对各种的实施方式进行详细地说明。需要说明的是，在各附图中对于相同或相当的部分附以相同的符号。
[0031]图1为示出对被蚀刻层进行蚀刻的方法的一个实施方式的流程图。图1所示的方法MT包括:在掩模层上使等离子体反应产物沉积的第I工序ST1、和对被蚀刻层进行蚀刻的第2工序ST2。该方法MT可以适用于例如图2和图3的(a)所示的被处理体(以下，有时称为“晶圆W”)。图2为一个例子所述的被处理体的剖面图。图3为示出在图1所示的方法的实施前、和在图1所示的方法的各工序的实行后的被处理体的状态的平面图。需要说明的是，在图3中示出了将晶圆W从掩模层ML的上方观察的平面图。
[0032]如图2所示，晶圆W具有被蚀刻层EL和掩模层ML。一个实施方式中，晶圆W进一步具有基底层UL0该实施方式中，晶圆W的基底层UL上具有被蚀刻层EL，在该被蚀刻层EL上具有掩模层ML。
[0033]被蚀刻层EL为蚀刻对象的层，为要转印掩模层ML的图案的层。一个实施方式中，被蚀刻层EL为多层膜，该多层膜包含交替层叠的第I电介质膜LI和第2电介质膜L2。例如，第I电介质膜LI由氧化娃形成，第2电介质膜L2由氮化娃形成。另外，第I电介质膜LI的厚度例如为5nm?50nm，第2电介质膜L2的厚度例如为1nm?75nm。另外，被蚀刻层EL具有24个层叠膜对，所述24个层叠膜对分别包含第I电介质膜L1、和在该第I电介质膜LI的上方形成的第2电介质膜L2。
[0034]掩模层ML由有机膜形成。该有机膜例如为无定形碳膜。如图2和图3的(a)所示，掩模层ML具有粗区域RC和密区域RD。粗区域RC被密区域RD包围。在粗区域RC中形成了多个开口 MO。多个开口 MO使被蚀刻层EL露出。另外，掩模