等离子体处理方法和等离子体处理装置的制造方法_4

文档序号:8386053阅读:来源:国知局
,孔的深度被调整为均匀,基底损失的偏差得到修正。然后,在达到规定的反复次数时,结束一系列的等离子体蚀刻处理。由此,如图8D所示全部的孔的蚀刻完成。
[0115]像这样,通过进行交替地反复进行多次CF聚合物的沉积量少的第一过蚀刻和CF聚合物的沉积量多的第二过蚀刻的过蚀刻步骤OE,能够在扩大底部CD值的同时抑制基底损失,也能够抑制其偏差。
[0116]另外,在上述处理气体中含有CHF类气体的情况下,通过在第二过蚀刻中使该CHF类气体的流量为零或减少,能够进一步提高基底损失的抑制效果。这是因为,当在处理气体中含有氢原子(H)时基底硅膜310容易被蚀刻,通过减少该氢原子(H)能够提高基底硅膜310的蚀刻抑制效果。
[0117]进一步,在第二过蚀刻中,在处理气体中也可以添加作为第三气体的CF4气体、NF3气体。CF4气体、NF 3气体在横方向上容易进行蚀刻,因此能够提高扩大底部CD值的效果。进一步,通过将CF4气体、NF3气体添加于处理气体,能够减少氧原子(O),因此与进一步减少氧气(O2气体)同样,具有增加CF聚合物的沉积量的效果。因此,能够进一步提高基底损失的抑制效果。
[0118]另外,第一、第二过蚀刻优选至少反复进行2次以上,更优选反复进行6次以上。该反复次数能够根据主蚀刻后的孔深度的偏差等决定。例如主蚀刻后的孔深度的偏差越大,就越增加第一、第二过蚀刻的反复次数,由此能够抑制基底损失的偏差。
[0119]此外,在图7所示的流程图中,举例说明了在过蚀刻步骤OE中,在主蚀刻步骤ME之后,按照第一过蚀刻、第二过蚀刻的顺序交替地反复进行规定次数的处理的情况,但并不限定于此。例如也可以在主蚀刻步骤ME后进行第一过蚀刻,之后按照第二过蚀刻、第一过蚀刻的顺序交替地反复进行规定次数的处理。此外,第二过蚀刻的处理条件与主蚀刻步骤ME的沉积处理的处理条件也可以相同。
[0120]此外,在过蚀刻步骤OE中,可以将偏压用的第二高频电力进行脉冲调制而以脉冲状施加。由此能够进一步扩大底部CD值。
[0121]以下更详细说明该点。当使偏压用的第二高频电力为连续波形,持续打入正极性的离子时,在孔的底部积累正电荷。在该状态下进一步将正离子打入孔中时,在孔的底部积累的正电荷与离子相排斥,因此由于该电荷积累量,难以将离子打入孔的底部,难以进行孔的底部的蚀刻。
[0122]对此,通过将偏压用的第二高频电力高速地进行脉冲调制以脉冲状施加,在施加第二高频电力的期间在孔的底部积累的正电荷,在不施加第二高频电力的期间脱离孔的底部。由此,通过脉冲状地施加高频电力能够减少滞留在孔的底部的正电荷。由此,能够抑制正电荷与离子相排斥,因此容易将正离子打入孔的底部。结果能够促进孔底的蚀刻,提高扩大底部CD值的效果。
[0123](第一实验结果)
[0124]接着,说明用于确认本实施方式的蚀刻处理的效果而进行的第一实验的结果。图9A、图9B分别图示对图8A所示的叠层膜340进行第一实验的蚀刻处理而形成的凹部(此处是洞(孔))的底部截面的扫描型电子显微镜SEM(Scanning Electron Microscope)照片的迹线。
[0125]图9A是在主蚀刻步骤ME后,作为过蚀刻步骤OE仅进行一次无沉积处理的等离子体蚀刻的比较例的实验结果。图9B是在同样的主蚀刻步骤ME后,作为过蚀刻步骤反复进行多次无沉积处理的第一过蚀刻和沉积处理的第二过蚀刻的本实施方式的实验结果。
[0126]图9A中作为主蚀刻步骤ME进行2次主蚀刻之后,作为过蚀刻步骤OE进行I次过蚀刻。具体来说,在主蚀刻步骤ME中,以下述处理条件1-1进行第一主蚀刻直至叠层膜340的约90%左右,之后以下述处理条件1-2进行215秒的第二主蚀刻,接着在过蚀刻步骤OE中以下述处理条件1-3仅进行一次200秒的第一过蚀刻。
[0127]图9B中作为主蚀刻步骤ME进行与图9A同样的2次主蚀刻之后,作为过蚀刻步骤OE将无沉积处理的第一过蚀刻和沉积处理的第二过蚀刻在与图9A的过蚀刻步骤OE大致同样的时间内反复进行6次。
[0128]具体来说,在主蚀刻步骤ME中与图9A同样,以下述处理条件1_1进行第一主蚀刻直至叠层膜340的约90%左右,之后以下述处理条件1-2进行215秒的第二主蚀刻,接着作为过蚀刻步骤0E,将以无沉积处理的下述处理条件1-3进行的第一过蚀刻、和相比于第一过蚀刻使氧气流量减少等以沉积处理的下述处理条件1-4进行的第二过蚀刻,交替地反复进行6次。
[0129]第二过蚀刻的处理条件1-4与第一过蚀刻的处理条件1-3相比,使氧气流量减少,进而将C4F8气体变换为比它更容易沉积CF类聚合物的CF4气体,还加上NF 3气体,由此进行能够使CF类聚合物的沉积量更多的沉积处理。此处,为了使过蚀刻步骤OE的合计时间为与图9A大致同样的200秒,第一、第二过蚀刻的I次的时间分别为23秒、10秒。
[0130][处理条件1-1]第一主蚀刻
[0131]处理室内压力:15?3OmTorr
[0132]第一高频电力的频率/功率:40MHz/700?1500W
[0133]第二高频电力的频率/功率:3.2MHz/5000?7000W
[0134]处理气体流量比:C4F8/C4F6/CH2F2/Ar/02=100/80/100/80/135
[0135][处理条件1-2]第二主蚀刻
[0136]处理室内压力:15?3OmTorr
[0137]第一高频电力的频率/功率:40MHz/700?1500W
[0138]第二高频电力的频率/功率:3.2MHz/5000?7000W
[0139]处理气体流量比:C4F8/C4F6/CH2F2/NF3/Ar/02= 45/46/34/10/100/43
[0140][处理条件1-3]第一过蚀刻
[0141]处理室内压力:35?7OmTorr
[0142]第一高频电力的频率/功率:40MHz/600?1400W
[0143]第二高频电力的频率/功率:3.2MHz/5000?7000W
[0144]处理气体流量比:
[0145]C4F8/C4F6/CH2F2/CHF3/Ar/02 = 20/70/50/20/400/110
[0146][处理条件1-4]第二过蚀刻
[0147]处理室内压力:35?7OmTorr
[0148]第一高频电力的频率/功率:40MHz/600?1400W
[0149]第二高频电力的频率/功率:3.2MHz/5000?7000W
[0150]处理气体流量比:CF4/C4F6/CH2F2/NF3/Ar/02=45/46/34/100/100/43
[0151]根据这样的第一实验结果可知,在本实施方式的情况下(图9B),与比较例的情况(图9A)相比,在基底硅膜310形成的孔的深度变浅,并且各孔的深度也大致一致,基底损失的偏差得到抑制。对基底硅膜310的蚀刻量进行测定,在仅进行一次第一过蚀刻的比较例中(图9A)为120nm,与此相对,在交替地反复进行6次第一、第二过蚀刻的本实施方式中(图9B)为47nm,可知能够大幅减少基底损失。另外,在图9A和图9B的任一个中底部的孔径都大致同样扩展。
[0152]此外,在交替地反复进行2次上述第一、第二过蚀刻的情况、反复进行4次的情况也进行同样的实验,测定基底硅膜310的蚀刻量,可知在反复进行2次时为90nm,在反复进行4次时为47nm,在任一情况下均比仅进行一次第一过蚀刻时的120nm少。而且可知,越是像2次、4次、6次这样增加反复次数,基底损失越少。
[0153]由此,根据实验可知,根据本实施方式的过蚀刻步骤,能够在扩大底部CD值的同时大幅抑制基底损失,也能够抑制其偏差。
[0154](第二实验结果)
[0155]接着,说明根据与上述第一实验结果不同的其它处理条件为了确认本实施方式的蚀刻处理的效果而进行的第二实验的结果。图10A、图1OB分别表示对图8A所示的叠层膜340进行第一实验的蚀刻处理而形成的凹部(此处是洞(孔))的底部截面的扫描型电子显微镜SEM照片的迹线。
[0156]图1OA是在主蚀刻步骤ME后,作为过蚀刻步骤OE仅进行一次无沉积处理的等离子体蚀刻的比较例的实验结果。图1OB是在同样的主蚀刻步骤ME后,作为过蚀刻步骤反复进行多次无沉积处理的第一过蚀刻和沉积处理的第二过蚀刻的本实施方式的实验结果。
[0157]图1OA中作为主蚀刻步骤ME进行了一次主蚀刻后,作为过蚀刻步骤OE进行一次过蚀刻。具体来说,在主蚀刻步骤ME中以下述处理条件2-1进行主蚀刻直至到达蚀刻阻止膜350,之后继续在过蚀刻步骤OE中以下述处理条件2-2仅进行一次180秒的第一过蚀刻。
[0158]图1OB中作为主蚀刻步骤ME进行与图1OA同样的一次主蚀刻之后,作为过蚀刻步骤OE将无沉积处理的第一过蚀刻和沉积处理的第二过蚀刻在与图1OA的过蚀刻步骤OE大致同样的时间内反复进行9次。
[0159]具体来说,在主蚀刻步骤ME中与图1OA同样,以下述处理条件2-1进行第一主蚀刻直至到达蚀刻阻止膜350,接着作为过蚀刻步骤0E,交替地反复进行9次以无沉积处理的下述处理条件2-2进行的第一过蚀刻和通过使氧气流量相比于第一过蚀刻减少等作为沉积处理以下述处理条件2-3进行的第二过蚀刻。
[0160]第二过蚀刻的处理条件2-3与第一过蚀刻的处理条件2-2相比,使氧气流量变少,而且使CHF类气体(CH2F2/CHF3)为零(无添加),由此成为能够使CF类聚合物的沉积量较多并且进一步抑制基底硅膜310的蚀刻的沉积处理。CH2F2/CHF3te优选为O?10,更优选为O?7。此处,为了使过蚀刻步骤OE的合计时间为与图1OA同样的180秒,第一、第二过蚀刻的I次的时间分别为10秒。
[0161][处理条件2-1]
[0162]处理室内压力:20?40mTorr
[0163]第一高频电力的频率/功率:40MHz/500?1300W
[0164]第二高频电力的频率/功率:3.2MHz/5000?7000W
[0165]处理气体流量比:
[0166]C4F8/C4F6/CH2F2/Ar/02 = 50 ?60/90 ?100/95/100/145
[0167][处理条件2-2]
[0168]处理室
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