蚀刻方法
【专利摘要】本发明提供一种在对由氧化硅构成的第1区域进行蚀刻的技术中抑制由氮化硅构成的第2区域被削去且使处理时间较短的蚀刻方法。在本发明的蚀刻方法中，为了对第1区域进行蚀刻而执行一次以上的序列。一次以上的序列中的各个序列具有如下工序：在被处理体上形成含有碳氟化合物的堆积物的第1工序和利用堆积物所含有的碳氟化合物的自由基对第1区域进行蚀刻的第2工序。在执行一次以上的序列之后，生成含有碳氟化合物气体的第2处理气体的等离子体而对第1区域进一步进行蚀刻。
【专利说明】
蚀刻方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种蚀刻方法，尤其是涉及一种通过针对被处理体进行的等离子体处理来相对于由氮化硅构成的第2区域而选择性地对由氧化硅构成的第I区域进行蚀刻的方法。
【背景技术】
[0002]在电子器件的制造过程中，有时对由氧化硅(S12)构成的区域进行用以形成孔或沟槽这样的开口的处理。在这样的处理中，如美国专利第7708859号说明书所记载地那样，通常的做法是，通过将被处理体暴露在碳氟化合物气体的等离子体中来对该区域进行蚀刻。
[0003]另外，公知有一种相对于由氮化硅构成的第2区域而选择性地对由氧化硅构成的第I区域进行蚀刻的技术。作为这样的技术的一个例子，公知有一种SAC( Self — AlignedContact:自对位接触)技术。在日本特开2000 — 307001号公报中记载有SAC技术。
[0004]作为SAC技术的处理对象的被处理体具有氧化硅制的第I区域、氮化硅制的第2区域、以及掩模。第2区域以划分出凹部的方式设置，第I区域以将该凹部填埋且覆盖第2区域的方式设置，掩模设置在第I区域上且在凹部之上提供开口。在以往的SAC技术中，如日本特开2000 — 307001号公报所记载地那样，为了对第I区域进行蚀刻而使用含有碳氟化合物气体、氧气、以及稀有气体的处理气体的等离子体。通过将被处理体暴露在该处理气体的等离子体中，从而对第I区域的自掩模的开口暴露出的部分进行蚀刻而形成上部开口。通过将被处理体进一步暴露在处理气体的等离子体中，从而对被第2区域包围的部分、即凹部内的第I区域自对位(日文:自己整合)地进行蚀刻。由此，自对位地形成与上部开口相连续的下部开口。
[0005]专利文献1:美国专利第7708859号说明书
[0006]专利文献2:日本特开2000 — 307001号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]在所述以往的技术中，在对第I区域进行蚀刻而使第2区域暴露的时刻，产生没有在第2区域的表面上形成保护该第2区域的膜的状态。当在该状态下对第I区域进行蚀刻时，会产生将第2区域削去这样的现象。因而，需要抑制在第2区域暴露时该第2区域被削去的现象。另外，在这样的技术中，需要使自处理开始起到处理结束为止所要求的时间较短。即，在选择性地对由氧化硅构成的第I区域进行蚀刻的技术中，要求抑制由氮化硅构成的第2区域被削去且使处理时间较短。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]在本发明的一技术方案中，提供一种蚀刻方法，其通过针对被处理体进行的等离子体处理来相对于由氮化硅构成的第2区域而选择性地对由氧化硅构成的第I区域进行蚀亥|J。被处理体具有划分出凹部的第2区域、以将该凹部填埋且覆盖第2区域的方式设置的第I区域、以及设置在第I区域上的掩模，掩模在凹部之上提供具有宽度比该凹部的宽度大的开口。在该蚀刻方法中，为了在包括使第2区域暴露时在内的期间内对第I区域进行蚀刻而执行一次以上的序列。一次以上的序列中的各个序列具有如下工序:(a)在容纳有该被处理体的处理容器内生成含有碳氟化合物气体的第I处理气体的等离子体，以便在被处理体上形成含有碳氟化合物的堆积物；以及(b)利用堆积物所含有的碳氟化合物的自由基来对第I区域进行蚀刻。另外，该蚀刻方法具有在执行一次以上的序列之后的工序，在该工序中，利用在处理容器内生成的、含有碳氟化合物气体的第2处理气体的等离子体来对第I区域进行蚀亥IJ。在一技术方案中，能够是，在生成第2处理气体的等离子体的工序中，对第I区域连续地进行蚀刻，直至到达凹部的底部。
[0011]在所述一技术方案的方法的序列中，在第2区域暴露时使碳氟化合物的堆积物形成在被处理体上，然后利用该堆积物中的自由基对第I区域进行蚀刻。采用该序列，虽然蚀刻速度较低，但能够对第I区域进行蚀刻且抑制第2区域在暴露时被削去。在本方法中，在利用通过执行该序列而形成的堆积物来保护第2区域的状态下利用碳氟化合物气体的等离子体对第I区域进一步进行蚀刻。在执行序列之后利用碳氟化合物的等离子体对第I区域进行蚀刻的速度高于序列中的第I区域的蚀刻速度。因而，在本方法中，能够兼顾抑制第2区域被削去和缩短第I区域的蚀刻所需的处理时间。
[0012]也可以是，在一技术方案中，一次以上的序列中的各个序列还具有在容纳有被处理体的处理容器内生成含有含氧气体和非活性气体的第3处理气体的等离子体的工序。采用该技术方案，能够利用氧的活性种来使形成于被处理体的堆积物的量适度地减少。因而，能够防止掩模的开口和通过蚀刻而形成的开口被闭塞。另外，在该技术方案中，由于处理气体中的含氧气体被非活性气体稀释，因此能够抑制堆积物被过量地去除。
[0013]也可以是，在一技术方案的一次以上的序列中的各个序列中，在生成第I处理气体的等离子体的所述工序与利用碳氟化合物的自由基对第I区域进行蚀刻的所述工序之间，执行生成第3处理气体的等离子体的所述工序，该一次以上的序列中的各个序列在执行利用碳氟化合物的自由基来对第I区域进行蚀刻的所述工序之后还具有在容纳有被处理体的处理容器内生成第3处理气体的等离子体的工序。在执行利用碳氟化合物的自由基对第I区域进行蚀刻的所述工序时，放出构成附着在被处理体上的堆积物的物质，该物质再次附着在被处理体上，从而形成堆积物而使掩模的开口和通过蚀刻而形成的开口的宽度变窄，根据情况的不同，该堆积物有时还会使这些开口闭塞。采用该技术方案，在执行利用碳氟化合物的自由基对第I区域进行蚀刻的所述工序之后，使被处理体暴露在氧的活性种中，因此，能够减少使开口的宽度变窄的堆积物，从而能够更可靠地防止开口被闭塞。
[0014]发明的效果
[0015]如以上说明那样，在选择性地对由氧化硅构成的第I区域进行蚀刻的技术中，能够抑制由氮化硅构成的第2区域被削去且使处理时间较短。
【附图说明】
[0016]图1是表示一实施方式的蚀刻方法的流程图。
[0017]图2是对作为一实施方式的蚀刻方法的适用对象的被处理体进行例示的剖视图。
[0018]图3是概略地表示能够用于实施图1所示的方法的等离子体处理装置的一个例子的图。
[0019]图4是表示在实施图1所示的方法的各工序之后的被处理体的剖视图。
[0020]图5是表示在实施图1所示的方法的各工序之后的被处理体的剖视图。
[0021]图6是表示在实施图1所示的方法的各工序之后的被处理体的剖视图。
[0022]图7是表示在实施图1所示的方法的各工序之后的被处理体的剖视图。
[0023]图8是表示在实施图1所示的方法的各工序之后的被处理体的剖视图。
[0024]图9是表示在实施图1所示的方法的各工序之后的被处理体的剖视图。
[0025]图10是表示在实施图1所示的方法的各工序之后的被处理体的剖视图。
[0026]图11是表示在实施图1所示的方法的各工序之后的被处理体的剖视图。
[0027]图12是表示另一实施方式的蚀刻方法的流程图。
[0028]图13是表示在执行图12所示的方法的工序ST14之后的被处理体的剖视图。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照附图详细说明各种实施方式。此外，在各附图中，对于相同或相当的部分标注相同的附图标记。
[0030]图1是表示一实施方式的蚀刻方法的流程图。图1所示的方法MT是通过针对被处理体进行的等离子体处理来相对于由氮化硅构成的第2区域而对由氧化硅构成的第I区域选择性地进行蚀刻的方法。
[0031]图2是对作为一实施方式的蚀刻方法的适用对象的被处理体进行例示的剖视图。如图2所示，被处理体、即晶圆W具有基板SB、第I区域R1、第2区域R2、以及后述的构成掩模的有机膜0L。在一个例子中，晶圆W是能够在鳍式场效应晶体管的制造中途中制得的晶圆，晶圆W还具有隆起区域RA、含硅的防反射膜AL以及抗蚀剂掩模RM。
[0032]隆起区域RA以自基板SB隆起的方式设置。该隆起区域RA能够构成例如栅极区域。第2区域R2由氮化硅(Si3N4)构成，其设置在隆起区域RA的表面和基板SB的表面上。如图2所示，该第2区域R2以划分出凹部的方式延伸。在一个例子中，凹部的深度为大约150nm，凹部的宽度为大约20nmo
[0033]第I区域Rl由氧化硅(S12)构成并设置在第2区域R2上。具体而言，第I区域Rl以将由第2区域R2划分出的凹部填埋且覆盖该第2区域R2的方式设置。
[0034]有机膜OL设置在第I区域Rl上。有机膜OL可由有机材料、例如无定形碳构成。防反射膜AL设置在有机膜OL上。抗蚀剂掩模RM设置在防反射膜AL上。抗蚀剂掩模RM在由第2区域R2划分出的凹部上提供具有比该凹部的宽度大的宽度的开口。抗蚀剂掩模RM的开口的宽度例如为60nm。这样的抗蚀剂掩模RM的图案能通过光刻技术形成。
[0035]在方法MT中，在等离子体处理装置内对图2所示的晶圆W那样的被处理体进行处理。图3是概略地表示能够用于实施图1所示的方法的等离子体处理装置的一个例子的图。图3所示的等离子体处理装置10是电容耦合型等离子体蚀刻装置，其包括大致圆筒状的处理容器12。处理容器12的内壁面由例如被阳极氧化处理后的铝构成。该处理容器12被安全接地。
[0036]在处理容器12的底部上设有大致圆筒状的支承部14。支承部14由例如绝缘材料构成。支承部14在处理容器12内自处理容器12的底部沿铅垂方向延伸。另外，在处理容器12内设有载置台H)。载置台H)被支承部14支承。
[0037]载置台PD在其上表面上保持晶圆W。载置台H)具有下部电极LE和静电卡盘ESC。下部电极LE包含第I板18a和第2板18b。第I板18a和第2板18b例如由铝这样的金属构成，其形成为大致圆盘形状。第2板18b设置在第I板18a上，并与第I板18a电连接。
[0038]在第2板18b上设有静电卡盘ESC。静电卡盘ESC具有在一对绝缘层或者一对绝缘片之间配置有作为导电膜的电极的结构。静电卡盘ESC的电极经由开关23与直流电源22电连接。该静电卡盘E S C利用由来自直流电源2 2的直流电压产生的库仑力等静电力吸附晶圆W。由此，静电卡盘ESC能够保持晶圆W。
[0039]在第2板18b的周缘部上以包围晶圆W的边缘和静电卡盘ESC的方式配置有聚焦环FR。聚焦环FR是为了提高蚀刻的均匀性而设置的。聚焦环FR由根据蚀刻对象的膜的材料适当地选择的材料构成，例如可由石英构成。
[0040]在第2板18b的内部设有制冷剂流路24。制冷剂流路24构成调温机构。将制冷剂从设于处理容器12的外部的冷却单元经由配管26a供给到制冷剂流路24。被供给到制冷剂流路24的制冷剂经由配管26b返回到冷却单元。这样，制冷剂在制冷剂流路24与冷却单元之间中循环。通过控制该制冷剂的温度，能够控制由静电卡盘ESC支承的晶圆W的温度。
[0041]此外，在等离子体处理装置10中设有气体供给管线28。气体供给管线28将来自导热气体供给机构的导热气体、例如He气体供给到静电卡盘ESC的上表面和晶圆W的背面之间。
[0042]此外，等离子体处理装置10包括上部电极30。上部电极30在载置台PD的上方与该载置台ro相对配置。下部电极LE和上部电极30互相大致平行地设置。在上部电极30和下部电极LE之间形成有用于对晶圆W进行等离子体处理的处理空间S。
[0043]上部电极30隔着绝缘性遮蔽构件32被支承在处理容器12的上部。在一实施方式中，上部电极30能够以与载置台PD的上表面、即晶圆载置面之间的在铅垂方向上的距离可变的方式构成。上部电极30能够具有电极板34和电极支承体36。电极板34面向处理空间S，在该电极板34上设有多个气体喷射孔34a。该电极板34在一实施方式中由硅构成。
[0044]电极支承体36用于将电极板34以装拆自由的方式支承，电极支承体36例如可由铝这样的导电性材料构成。该电极支承体36可具有水冷却结构。在电极支承体36的内部设有气体扩散室36a。与气体喷出孔34a连通的多个气体通流孔36b自该气体扩散室36a向下方延伸。此外，在电极支承体36上形成有用于向气体扩散室36a引导处理气体的气体导入口 36c，该气体导入口 36c与气体供给管38相连接。
[0045]气体供给管38经由阀组42和流量控制器组44与气体源组40相连接。气体源组40包括多个气体源。在一个例子中，气体源组40包括一个以上的碳氟化合物气体的源、稀有气体的源、氮气(N2气体)的源、氢气(H2气体)的源、以及含氧气体的源。在一个例子中，一个以上的碳氟化合物气体的源可包括C4F8气体的源、CF4气体的源、以及C4F6气体的源。稀有气体的源能够是He气体、Ne气体、Ar气体、Kr气体、Xe气体这样的任意的稀有气体的源，在一个例子中是Ar气体的源。另外，在一个例子中，含氧气体的源能够是氧气(O2气体)的源。此外，含氧气体也可以是含有氧的任意的气体，例如，也可以是CO气体或CO2气体这样的氧化碳气体。
[0046]阀组42具有多个阀，流量控制器组44具有质量流量控制器这样的多个流量控制器。气体源组40的多个气体源分别经由阀组42的相应的阀和流量控制器组44的相应的流量控制器而与气体供给管38相连接。
[0047]此外，在等离子体处理装置10中，沉积物屏蔽件46沿着处理容器12的内壁以装拆自由的方式设置。沉积物屏蔽件46也设置在支承部14的外周。沉积物屏蔽件46用于防止蚀刻副生成物(沉积物)附着于处理容器12，其能够通过在铝材料上覆盖Y2O3等陶瓷而构成。
[0048]在处理容器12的底部侧且在支承部14和处理容器12的侧壁之间设有排气板48。排气板48例如能够通过在铝材料上覆盖Y2O3等陶瓷而构成。在该排气板48的下方且在处理容器12上设有排气口 12e。排气口 12e经由排气管52与排气装置50相连接。排气装置50具有涡轮分子栗等真空栗，排气装置50能够使处理容器12内减压至目标真空度。此外，在处理容器12的侧壁上设有晶圆W的输入输出口 12g，该输入输出口 12g能够利用闸阀54打开或关闭。
[0049]此外，等离子体处理装置10还包括第I高频电源62和第2高频电源64。第I高频电源62是产生等离子体生成用的第I高频电力的电源，其产生例如27MHz?10MHz的频率的高频电力。第I高频电源62通过匹配器66连接于下部电极LE。匹配器66是用于使第I高频电源62的输出阻抗和负荷侧(下部电极LE侧)的输入阻抗匹配的电路。此外，也可以是，第I高频电源62通过匹配器66连接于上部电极30。
[0050]第2高频电源64是产生用于向晶圆W吸引离子的高频偏置电力的电源，其产生例如400kHz?13.56MHz的范围内的频率的高频偏置电力。第2高频电源64经由匹配器68连接于下部电极LE。匹配器68是用于使第2高频电源64的输出阻抗和负荷侧(下部电极LE侧)的输入阻抗匹配的电路。
[0051]另外，等离子体处理装置10还包括电源70。电源70与上部电极30相连接。电源70向上部电极30施加用于将在处理空间S内存在的正离子向电极板34吸引的电压。在一个例子中，电源70是产生负的直流电压的直流电源。在另一个例子中，电源70也可以是产生较低频率的交流电压的交流电源。自电源70施加于上部电极的电压能够是一 150V以下的电压。即，利用电源70对上部电极30施加的电压能够是绝对值为150以上的负的电压。当自电源70向上部电极30施加这样的电压时，在处理空间S内存在的正离子冲撞电极板34。由此，自电极板34放出二次电子和/或硅。被放出来的硅与在处理空间S内存在的氟的活性种结合，从而降低氟的活性种的量。
[0052]此外，在一实施方式中，等离子体处理装置10还可包括控制部Cnt。该控制部Cnt是包括处理器、存储部、输入装置、显示装置等的计算机，其用于控制等离子体处理装置10的各部分。在该控制部Cnt中，使用输入装置能够为了供操作者管理等离子体处理装置10而进行命令的输入操作等，而且，利用显示装置能够使等离子体处理装置10的运行状况可视化地显示。并且，在控制部Cnt的存储部中存储有用于利用处理器控制在等离子体处理装置10中执行的各种处理的控制程序、用于根据处理条件使等离子体处理装置10的各部分执行处理的程序、即处理制程。
[0053]以下，再次参照图1来详细说明方法MT。在以下的说明中，适当参照图2、图4?图
11。图4?图11是表示在实施方法MT的各工序之后的被处理体的剖视图。此外，在以下的说明中，说明在方法MT中使用图3所示的一个等离子体处理装置10对图2所示的晶圆W进行处理的例子。
[0054]首先，在方法MT中，将图2所示的晶圆W输入到等离子体处理装置10内，并将该晶圆W载置在载置台ro上，利用该载置台ro来保持该晶圆W。
[0055]在方法MT中，接着，执行工序STlο在工序STl中，对防反射膜AL进行蚀刻。为此，在工序STl中，从自气体源组40的多个气体源中选择出的气体源向处理容器12内供给处理气体。该处理气体含有碳氟化合物气体。碳氟化合物气体能够含有例如C4F8气体和CF4气体中的一种以上的气体。另外，该处理气体还能够含有稀有气体、例如Ar气体。另外，在工序STl中，通过使排气装置50工作而将处理容器12内的压力设定为规定的压力。并且，在工序STl中，向下部电极LE供给来自第I高频电源62的高频电力，并向下部电极LE供给来自第2高频电源64的高频偏置电力。
[0056]以下，例示工序STl中的各种条件。
[0057].处理容器内压力:10mTorr( I.33Pa)?50mTorr(6.65Pa)
[0058].处理气体
[0059]C4F8气体:1sccm?30sccm
[0060]CF4 气体:150sccm ?300sccm[0061 ] Ar 气体:200sccm ?500sccm
[0062].等离子体生成用的高频电力:300W?1000W
[0063]?高频偏置电力:200W?500W
[0064].电源70的电压:0V?一500V
[0065]?晶圆W的温度:20°C?80°C
[0066]在工序STl中，生成处理气体的等离子体，利用碳氟化合物的活性种对防反射膜AL的自抗蚀剂掩模RM的开口暴露出的部分进行蚀刻。其结果，如图4所示，将防反射膜AL的整个区域中的、自抗蚀剂掩模RM的开口暴露出的部分去除。即，将抗蚀剂掩模RM的图案转印到防反射膜AL上，从而在防反射膜AL上提供开口的图案被形成。此外，能够利用控制部Cnt来对工序STl中的所述等离子体处理装置10的各部分的动作进行控制。
[0067]在接下来的工序ST2中，对有机膜OL进行蚀刻。为此，在工序ST2中，从自气体源组40的多个气体源中选择出的气体源向处理容器12内供给处理气体。该处理气体能够含有氢气和氮气。此外，在工序ST2中使用的处理气体只要是能够对有机膜进行蚀刻的气体，其就也可以是其他气体、例如是含有氧气的处理气体。另外，在工序ST2中，通过使排气装置50工作而将处理容器12内的压力设定为规定的压力。并且，在工序ST2中，向下部电极LE供给来自第I高频电源62的高频电力，并向下部电极LE供给来自第2高频电源64的高频偏置电力。
[0068]以下，例示工序ST2中的各种条件。
[0069].处理容器内压力:50mTorr(6.65Pa)?200mTorr(26.6Pa)
[0070].处理气体
[0071]N2 气体:200sccm ?400sccm
[0072]H2 气体:200sccm ?400sccm
[0073].等离子体生成用的高频电力:500W?2000W
[0074]?高频偏置电力:200W?500W
[0075].电源70的电压:0V
[0076]?晶圆W的温度:20 Γ?80 Γ
[0077]在工序ST2中，生成处理气体的等离子体，对有机膜OL的自防反射膜AL的开口暴露出的部分进行蚀刻。另外，也对抗蚀剂掩模RM进行蚀刻。其结果，如图5所示，将抗蚀剂掩模RM去除，并将有机膜OL的整个区域中的、自防反射膜AL的开口暴露出的部分去除。即，将防反射膜AL的图案转印到有机膜OL上，从而在有机膜OL上提供开口MO的图案被形成，由该有机膜OL生成掩模MK。此外，能够利用控制部Cnt来对工序ST2中的所述等离子体处理装置10的各部分的动作进行控制。
[0078]在一实施方式中，在执行工序ST2之后执行工序ST3。在工序ST3中，对第I区域Rl进行蚀刻，直至使第2区域R2即将暴露为止。即，对该第I区域Rl进行蚀刻，直至在第2区域R2上稍微留有第I区域Rl为止。为此，在工序ST3中，从自气体源组40的多个气体源中选择出的气体源向处理容器12内供给处理气体。该处理气体含有碳氟化合物气体。另外，该处理气体还能够含有稀有气体、例如Ar气体。另外，该处理气体还能够含有氧气。另外，在工序ST3中，通过使排气装置50工作而将处理容器12内的压力设定为规定的压力。并且，在工序ST3中，向下部电极LE供给来自第I高频电源62的高频电力，并向下部电极LE来自第2高频电源64的高频偏置电力。
[0079]在工序ST3中，生成处理气体的等离子体，利用碳氟化合物的活性种对第I区域Rl的自掩模MK的开口暴露出的部分进行蚀刻。对该工序ST3的处理时间进行设定，使得在该工序ST3结束时在第2区域R2上留有规定膜厚的第I区域Rl。执行该工序ST3的结果是，如图6所示，局部地形成上部开口 U0。此外，能够利用控制部Cnt来对工序ST3中的所述等离子体处理装置10的各部分的动作进行控制。
[0080]在此，在后述的工序ST11中，选择这样的条件:相比第I区域RI的蚀刻，成为堆积物的形成为优先的模式、即堆积模式，该堆积物的形成是指在具有第I区域Rl的晶圆W的表面上形成含有碳氟化合物的堆积物。另一方面，在工序ST3中，选择这样的条件:相比堆积物的形成，成为第I区域Rl的蚀刻为优先的模式、即蚀刻模式。因此，在一个例子中，在工序ST3中利用的碳氟化合物气体能够含有C4F8气体和CF4气体中的一种以上的气体。该例子中的碳氟化合物气体是氟原子数与碳原子数之比(即，氟原子数/碳原子数)高于在工序STll中利用的碳氟化合物气体的氟原子数与碳原子数之比(即，氟原子数/碳原子数)的碳氟化合物气体。另外，在一个例子中，为了提高碳氟化合物气体的解离度，能够将在工序ST3中利用的等离子体生成用的高频电力设定为比在工序STll中利用的等离子体生成用的高频电力大的电力。采用这些例子，能够实现蚀刻模式。另外，在一个例子中，能够将在工序ST3中利用的高频偏置电力也设定为比工序STl I的高频偏置电力的大的电力。采用该例子，能够提高被向晶圆W吸引的离子的能量，从而能够对第I区域Rl高速地进行蚀刻。
[0081 ]以下，例示工序ST3中的各种条件。
[0082].处理容器内压力:10mTorr(1.33Pa)?50mTorr(6.65Pa)
[0083].处理气体
[0084]C4F8气体:1sccm?30sccm
[0085]CF4 气体:50sccm ?150sccm
[0086]Ar 气体:500sccm ?100sccm
[0087]02气体:1sccm?30sccm
[0088].等离子体生成用的高频电力:500W?2000W
[0089]?高频偏置电力:500W?2000W
[0090].电源70的电压:0V?600V
[0091]?晶圆W的温度:20 °C?80 °C
[0092]在一实施方式中，接着，执行工序ST4。在工序ST4中，在处理容器12内生成含有含氧气体的处理气体的等离子体。为此，在工序ST4中，从自气体源组40的多个气体源中选择出的气体源向处理容器12内供给处理气体。在一个例子中，该处理气体能够含有作为含氧气体的氧气。另外，处理气体还能够含有稀有气体(例如Ar气体)或氮气这样的非活性气体。另外，在工序ST4中，通过使排气装置50工作而将处理容器12内的压力设定为规定的压力。并且，在工序ST4中，向下部电极LE供给来自第I高频电源62的高频电力。此外，在工序ST4中，也可以不向下部电极LE供给来自第2高频电源64的高频偏置电力。
[0093]在工序ST4中，生成氧的活性种，利用该氧的活性种使掩模MK的开口MO的上端部分扩大。具体而言，如图7所示，以使掩模MK的划分出开口 MO的上端部分的上侧肩部形成锥形的方式对该上侧肩部进行蚀刻。由此，即使在以后的工序中生成的堆积物附着在掩模MK的划分出开口MO的面上，也能够减少该开口MO的宽度的缩小量。此外，能够利用控制部Cnt对工序ST4中的所述等离子体处理装置10的各部分的动作进行控制。
[0094]在此，在后述的工序ST12中，使在序列SQ中形成的微量的堆积物减少，但需要抑制堆积物的过量的减少。另一方面，工序ST4是为了使掩模MK的开口 MO的上端部分的宽度扩大而执行的工序，而要求其处理时间较短。
[0095]以下，例示工序ST4中的各种条件。
[0096].处理容器内压力:30mTorr(3.99Pa)?200mTorr(26.6Pa)
[0097].处理气体
[0098]02 气体:50sccm ?500sccm
[0099]Ar 气体:200sccm ?1500sccm
[0100].等离子体生成用的高频电力:100W?500W
[0101]?高频偏置电力:OW?200W
[0102].电源70的电压:0V
[0103]?晶圆W的温度:20 °C?200 °C
[0104]接着，在方法MT中，为了在包括使第2区域R2暴露时在内的期间内对第I区域Rl进行蚀刻而执行一次以上的序列SQ。在序列SQ中，首先，执行工序STll。在工序STll中，在容纳有晶圆W的处理容器12内生成处理气体(第I处理气体)的等离子体。为此，在工序STll中，从自气体源组40的多个气体源中选择出的气体源向处理容器12内供给处理气体。该处理气体含有碳氟化合物气体。另外，该处理气体还能够含有稀有气体、例如Ar气体。另外，在工序STll中，通过使排气装置50工作而将处理容器12内的压力设定为规定的压力。并且，工序STl I中，向下部电极LE供给来自第I高频电源62的高频电力。
[0105]在工序STll中，生成含有碳氟化合物气体的处理气体的等离子体，解离了的碳氟化合物堆积在晶圆W的表面上而形成堆积物DP(参照图8)。能够利用控制部Cnt对该工序STl I中的所述等离子体处理装置10的各部分的动作进行控制。
[0106]如上所述，在工序STll中，选择成为堆积模式的条件。因此，在一个例子中，作为碳氟化合物气体而利用C4F6气体。
[0107]以下，例示工序STll中的各种条件。
[0108].处理容器内压力:10mTorr(1.33Pa)?50mTorr(6.65Pa)
[0109].处理气体C4F6气体:2sccm?1sccm
[0110]Ar 气体:500sccm ?1500sccm
[0111].等离子体生成用的高频电力:100W?500W
[0112]?高频偏置电力:OW
[0113]?电源70的电压:0V?600V
[0114]?晶圆W的温度:20°C?200°C
[0115]在一实施方式的序列SQ中，接着，执行工序ST12。在工序ST12中，在处理容器12内生成含有含氧气体和非活性气体的处理气体(第3处理气体)的等离子体。为此，在工序ST12中，从自气体源组40的多个气体源中选择出的气体源向处理容器12内供给处理气体。在一个例子中，该处理气体含有作为含氧气体的氧气。另外，在一个例子中，该处理气体含有作为非活性气体的Ar气体这样的稀有气体。非活性气体也可以是氮气。另外，在工序ST12中，通过使排气装置50工作而将处理容器12内的压力设定为规定的压力。并且，工序ST12中，向下部电极LE供给来自第I高频电源62的高频电力。在工序STl2中，也可以不向下部电极LE供给来自第2高频电源64的高频偏置电力。
[0116]在工序ST12中，生成氧的活性种，利用该氧的活性种来使晶圆W上的堆积物DP的量适度地减少(参照图9)。其结果，能够防止开口MO和上部开口 UO被过量的堆积物DP闭塞。另夕卜，由于在工序ST12中利用的处理气体中的氧气被非活性气体稀释，因此能够抑制堆积物DP被过量地去除。能够利用控制部Cnt对该工序ST12中的所述等离子体处理装置10的各部分的动作进行控制。
[0117]以下，例示工序ST12中的各种条件。
[0118].处理容器内压力:10mTorr(1.33Pa)?50mTorr(6.65Pa)
[0119]?处理气体
[0120]02 气体:2sccm ?20sccm
[0121]Ar 气体:500sccm ?1500sccm
[0122].等离子体生成用的高频电力:100W?500W
[0123]?高频偏置电力:OW
[0124].电源70的电压:0V
[0125]?晶圆W的温度:20 °C?200 °C
[0126]在一实施方式中，能够是，各次的序列SQ的工序ST12执行两秒以上，且在工序ST12中以Inm/每秒以下的速度对堆积物DP进行蚀刻。在使用等离子体处理装置10那样的等离子体处理装置来执行序列SQ时，为了在工序STll、工序ST12、以及工序ST13的各工序之间进行转变，需要花费时间对气体进行切换。因而，若考虑到稳定放电所需的时间，则工序ST12需要执行两秒以上。然而，当这样的时间长度的期间内的堆积物DP的蚀刻速度过高时，用于保护第2区域R2的堆积物有可能被过量地去除。因此，在工序ST12中，以Inm/每秒以下的速度对堆积物DP进行蚀刻。由此，能够对形成在晶圆W上的堆积物DP的量适度地进行调整。此外，能够通过自所述条件中选择处理容器内的压力、处理气体中的氧被稀有气体稀释的程度、即氧浓度和等离子体生成用的高频电力来实现工序STl 2中的、堆积物DP被以Inm/每秒以下的速度蚀刻。
[0127]在序列SQ中，接着，执行工序ST13。在工序ST13中，对第I区域Rl进行蚀刻。为此，在工序ST13中，从自气体源组40的多个气体源中选择出的气体源向处理容器12内供给处理气体。该处理气体含有非活性气体。在一个例子中，非活性气体能够是Ar气体这样的稀有气体。或者，非活性气体也可以是氮气。另外，在工序ST13中，通过使排气装置50工作而将处理容器12内的压力设定为规定的压力。并且，在工序ST13中，向下部电极LE供给来自第I高频电源62的高频电力。另外，在工序STl3中，向下部电极LE供给来自第2高频电源64的高频偏置电力。
[0128]以下，例示工序ST13中的各种条件。
[0129].处理容器内压力:10mTorr(1.33Pa)?50mTorr(6.65Pa)
[0130]?处理气体
[0131]Ar 气体:500sccm ?1500sccm
[0132].等离子体生成用的高频电力:100W?500W
[0133]?高频偏置电力:20W?300W
[0134]在工序ST13中，生成非活性气体的等离子体，离子被向晶圆W吸引。然后，利用堆积物DP所含有的碳氟化合物的自由基对第I区域Rl进行蚀刻(参照图10)。能够利用控制部Cnt对该工序ST13中的所述等离子体处理装置10的各部分的动作进行控制。
[0135]在方法MT中，序列SQ是在包含使第2区域R2暴露时在内的期间内执行的。在序列SQ的工序ST11中，如图8所示，在晶圆W上形成堆积物DP O此外，在图8中，示出了对第I区域Rl进行蚀刻而使第2区域R2暴露并在该第2区域R2上形成有堆积物DP的状态。该堆积物DP保护第2区域R2ο然后，在序列SQ的工序STl2中，如图9所示，使在工序STl I中形成的堆积物DP的量减少。然后，在序列SQ的工序ST13中，利用堆积物DP所含有的碳氟化合物的自由基对第I区域Rl进行蚀刻。通过该序列SQ，使第2区域R2暴露并利用堆积物DP来保护第2区域R2，第I区域Rl的位于由第2区域R2提供的凹部内的部分被稍微蚀刻。由此，如图10所示，逐渐形成下部开口 L0。
[0136]序列SQ重复一次以上。因而，如图1所示，在执行工序ST13之后，在工序STJ中，对是否满足停止条件进行判断。在序列SQ被执行了规定次数时，判断为满足停止条件。在工序STJ中，在判断为不满足停止条件的情况下，自工序STll起执行序列SQ。另一方面，在工序STJ中，在判断为满足停止条件的情况下，接着执行工序ST5。
[0137]在工序ST5中，进一步对第I区域Rl进行蚀刻。在工序ST5中，从自气体源组40的多个气体源中选择出的气体源向处理容器12内供给处理气体(第2处理气体)ο该处理气体含有碳氟化合物气体。另外，该处理气体还能够含有稀有气体、例如Ar气体。另外，该处理气体还能够含有氧气。另外，在工序ST5中，通过使排气装置50工作而将处理容器12内的压力设定为规定的压力。并且，在工序ST5中，向下部电极LE供给来自第I高频电源62的高频电力。另外，向下部电极LE供给来自第2高频电源64的高频偏置电力。此外，在工序ST5中，能够自电源70对上部电极30施加具有负的电压值的电压。
[0138]在工序ST5中，生成处理气体的等离子体，利用碳氟化合物的活性种对第I区域Rl的位于凹部内的部分进行蚀刻。在一实施方式的工序ST5中，如图11所示，对第I区域Rl进行蚀刻，直至使凹部的底部暴露。即，在工序ST5中，处理气体的等离子体连续地生成而继续对第I区域Rl进行蚀刻，直至凹部的底部。
[0139]在该工序ST5中，选择这样的条件:相比碳氟化合物的堆积物的形成，成为利用碳氟化合物的活性种对第I区域Rl进行的蚀刻为优先的模式、即蚀刻模式。因此，在一个例子中，在工序ST5中利用的碳氟化合物气体是C4F6气体。此外，在工序ST5中利用的碳氟化合物气体也可以能够含有C4F8气体和CF4气体中的一种以上的气体。另外，在一个例子中，为了提高碳氟化合物气体的解离度，能够将在工序ST5中利用的等离子体生成用的高频电力设定为比在工序STll中利用的等离子体生成用的高频电力大的电力。采用这些例子，能够实现蚀刻模式。另外，在一个例子中，能够将在工序ST5中利用的高频偏置电力也设定为比工序STll的高频偏置电力的大的电力。采用该例子，能够提高被向晶圆W吸引的离子的能量，从而能够对第I区域Rl高速地进行蚀刻。
[0140]以下，例示工序ST5中的各种条件。
[0141].处理容器内压力:10mTorr(1.33Pa)?50mTorr(6.65Pa)
[0142].处理气体
[0143]C4F6 气体:2sccm ?1sccm
[0144]Ar 气体:500sccm ?2000sccm
[0145]O2 气体:2sccm ?20sccm
[0146].等离子体生成用的高频电力:100W?500W
[0147]?高频偏置电力:20W?300W
[0148].电源70的电压:0V?900V
[0149]?晶圆W的温度:20 cC?200 cC
[0150]在所述方法MT的序列SQ中，在第2区域R2暴露时使碳氟化合物的堆积物DP形成在晶圆W上，然后利用该堆积物DP中的自由基对第I区域Rl进行蚀刻。采用这样的序列SQ，虽然蚀刻速度较低，但能够对第I区域Rl进行蚀刻且抑制第2区域在暴露时被削去。在方法MT中，在利用通过执行该序列SQ而形成的堆积物DP来保护第2区域R2的状态下执行工序ST5。在工序ST5中，利用碳氟化合物气体的等离子体对第I区域进一步进行蚀刻。该工序ST5中的第I区域Rl的蚀刻速度高于序列SQ中的第I区域Rl的蚀刻速度。因而，与重复地执行序列SQ而将第I区域RI蚀刻至凹部的底部的情况下的处理时间相比，方法M T的处理时间大幅缩短。因此，采用方法MT，能够同时抑制第2区域R2被削去和缩短第I区域Rl的蚀刻所需的处理时间。
[0151]以下，说明另一实施方式的蚀刻方法。图12是表示另一实施方式的蚀刻方法的流程图。图13是表示在执行图12所示的方法的工序ST14之后的被处理体的剖视图。图12所示的方法MT2的序列SQ还包括在执行工序ST13之后执行的工序ST14，在这点上，方法MT2与方法MT不同。该工序ST14是与工序ST12相同的工序。作为工序ST14的处理中的条件，能够采用与工序ST12的处理有关的所述条件。
[0152]如上所述，在工序ST13中，离子被向晶圆W吸引。由此，自晶圆W放出构成堆积物DP的物质，该物质再次附着在晶圆W上，从而如图10所示那样形成堆积物DP而使开口MO和下部开口LO的宽度变窄。根据情况的不同，该堆积物DP有时还会使开口MO和下部开口LO闭塞。在方法MT2中，通过执行工序ST14，与工序ST12同样地，使图10所示的晶圆W暴露在氧的活性种中。由此，如图13所示，能够减少使开口MO和下部开口 LO的宽度变窄的堆积物DP，从而能够更可靠地防止开口 MO和下部开口 LO被闭塞。
[0153]以上，说明了各种实施方式，但本发明并不限定于所述实施方式，而能够构成各种变形形态。例如，在实施方法MT和方法MT2的过程中，向下部电极LE供给等离子体生成用的高频电力，但也可以向上部电极30供给该高频电力。另外，在实施方法MT和方法MT2时，能够使用等离子体处理装置10以外的等离子体处理装置。具体而言，能够使用如电感耦合型等离子体处理装置或用于利用微波这样的表面波来生成等离子体的等离子体处理装置那样的任意的等离子体处理装置来实施方法MT和方法MT2。
[0154]另外，在方法MT的序列SQ中，也可以改变工序ST11、工序ST12、以及工序ST13的执行顺序。例如，在方法MT的序列SQ中，也可以在执行工序ST13之后执行工序ST12。
[0155]附图标记说明
[0156]10、等离子体处理装置；12、处理容器；30、上部电极；PD、载置台；LE、下部电极；ESC、静电卡盘;40、气体源组;42、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、控制部;W、晶圆;R1、第I区域;R2、第2区域;0L、有机膜;AL、防反射膜；MK、掩模;DP、堆积物。
【主权项】
1.一种蚀刻方法，其通过针对被处理体进行的等离子体处理来相对于由氮化硅构成的第2区域而选择性地对由氧化硅构成的第I区域进行蚀刻，其中， 所述被处理体具有划分出凹部的所述第2区域、以将该凹部填埋且覆盖所述第2区域的方式设置的所述第I区域、以及设置在所述第I区域上的掩模，该掩模在所述凹部之上提供具有宽度比该凹部的宽度大的开口， 该蚀刻方法包括一次以上的序列和在执行所述一次以上的序列之后的的第3工序，该一次以上的序列是为了在包括使所述第2区域暴露时在内的期间内对所述第I区域进行蚀刻而执行的， 该一次以上的序列中的各个序列具有如下工序: 第I工序，在该第I工序中，在容纳有所述被处理体的处理容器内生成含有碳氟化合物气体的第I处理气体的等离子体，以便在所述被处理体上形成含有碳氟化合物的堆积物；以及 第2工序，在该第2工序中，利用所述堆积物所含有的碳氟化合物的自由基来对所述第I区域进行蚀刻， 在所述第3工序中，利用在所述处理容器内生成的、含有碳氟化合物气体的第2处理气体的等离子体来对所述第I区域进行蚀刻。2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其中， 在所述第3工序中，对所述第I区域连续地进行蚀刻，直至所述凹部的底部。3.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中， 所述一次以上的序列中的各个序列还具有第4工序，在该第4工序中，在容纳有所述被处理体的所述处理容器内生成含有含氧气体和非活性气体的第3处理气体的等离子体的工序。4.根据权利要求3所述的蚀刻方法，其中， 在所述一次以上的序列中的各个序列中，在所述第I工序与所述第2工序之间，执行所述第4工序， 所述一次以上的序列中的各个序列在执行所述第2工序之后还具有所述第4工序。
【文档编号】H01L21/311GK105914144SQ201610098824
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月23日
【发明人】渡边光, 辻晃弘
【申请人】东京毅力科创株式会社