等離子體蝕刻方法及等離子體處理裝置制造方法
【專利摘要】一種方法，在該方法中，針對(duì)層疊于晶圓上的氧化硅膜層，以形成于該氧化硅膜上的硅掩模作為掩模對(duì)該氧化硅膜層進(jìn)行等離子體蝕刻處理，利用含CF氣體的等離子體對(duì)氧化硅膜層(3)進(jìn)行蝕刻處理，接著，利用含Si氣體的等離子體在掩模上沉積含Si物質(zhì)，之后，在硅的掩模上沉積有含Si物質(zhì)的狀態(tài)下，利用含CF氣體的等離子體對(duì)氧化硅膜層再次進(jìn)行蝕刻處理。從而，形成深寬比為60以上的孔。
【專利說明】等離子體蝕刻方法及等離子體處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)被處理體進(jìn)行等離子體蝕刻處理的方法及實(shí)施該等離子體蝕刻的等離子體處理裝置。
[0002]本申請(qǐng)基于2012年6月15日在日本提出申請(qǐng)的日本特愿2012-136093號(hào)及2012年6月22日在美國提出申請(qǐng)的US61/663133主張優(yōu)先權(quán)，這里引用它們的內(nèi)容。

【背景技術(shù)】
[0003]在半導(dǎo)體器件的制造工序中，在例如等離子體的作用下在被處理體上進(jìn)行蝕刻、成膜等微細(xì)加工。作為利用等離子體蝕刻進(jìn)行的微細(xì)加工的例子，有例如溝槽、電容器用的孔。
[0004]通過使用等離子體的蝕刻處理而在硅層上形成孔時(shí)，將例如氧化硅膜等用作掩模，但在該蝕刻處理中，若欲提高硅層的蝕刻速率，則氧化硅膜的蝕刻速率也會(huì)升高。因此，存在無法提高蝕刻時(shí)的選擇比、無法加深蝕刻深度這樣的問題。因?yàn)?，若掩模被蝕刻盡，則不得不停止蝕刻。
[0005]因此，例如專利文獻(xiàn)1中，公開了這樣的技術(shù):在對(duì)作為被處理體的硅層進(jìn)行蝕刻時(shí)，使用HBr氣體、02氣體、SiF氣體等作為處理氣體，對(duì)配置于基板處理室內(nèi)的用于載置被處理體的下部電極施加頻率不同的兩種高頻電力來實(shí)施蝕刻。采用該蝕刻方法，能夠在硅層上形成高深寬比的孔。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特表2008-505497號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

_7] 發(fā)明要解決的問題
[0008]然而，近年來，隨著半導(dǎo)體器件的微細(xì)化、高集成化，為了形成具有期望的電容的電容器，需要形成例如深寬比為60以上的高深寬比的孔、溝槽。其原因在于，電容器的電容與形成電容器的電極的面積成正比例地變大，隨著微細(xì)化，為了維持電極的表面積，要求加深孔的深度來進(jìn)行應(yīng)對(duì)。
[0009]但是，專利文獻(xiàn)1的蝕刻方法無法形成深寬比為60以上這樣的高深寬比的孔。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述問題而做成的，其目的在于通過等離子體蝕刻處理形成高深寬比的孔、溝槽。
[0011]用于解決問題的方案
[0012]為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明是一種等離子體蝕刻方法，在該等離子體蝕刻方法中，在設(shè)于處理容器內(nèi)的上部電極和下部電極之間施加高頻電力而使處理氣體等離子體化，對(duì)層疊于基板上的氧化娃膜層及氮化娃層以形成于該氮化娃上的娃層作為掩模的方式進(jìn)行等離子體蝕刻處理，其特征在于，在該等離子體蝕刻方法中中通過以下步驟形成具有規(guī)定的深寬比的孔或者溝槽:進(jìn)行第1蝕刻處理，在該第1蝕刻處理中，利用含CF氣體的等離子體及含CFH氣體的等離子體對(duì)所述氮化硅層進(jìn)行蝕刻，接著，進(jìn)行第2蝕刻處理，在該第2蝕刻處理中，利用含CF氣體的等離子體對(duì)所述氧化硅膜層進(jìn)行蝕刻，接著，利用含Si氣體的等離子體在所述掩模上沉積含Si物質(zhì)，之后，進(jìn)行第3蝕刻處理，在該第3蝕刻處理中，在所述硅掩模上沉積有含Si物質(zhì)的狀態(tài)下，利用含CF氣體的等離子體對(duì)氧化硅膜層再次進(jìn)行蝕刻。
[0013]本發(fā)明人們確認(rèn)到，在將硅層作為掩模對(duì)氧化硅膜進(jìn)行蝕刻處理之后，利用含Si氣體的等離子體沉積含Si物質(zhì)，從而即使之后再次使用含CF氣體的等離子體進(jìn)行蝕刻處理，掩模也不會(huì)被蝕刻盡而消失。本發(fā)明是基于該見解而做成的，采用本發(fā)明，將硅層作為掩模對(duì)氧化硅膜層進(jìn)行蝕刻處理之后，利用含Si氣體的等離子體沉積含Si物質(zhì)。并且，之后，使用含CF氣體的等離子體再次進(jìn)行蝕刻處理。此時(shí)，即使再次進(jìn)行蝕刻，掩模也不會(huì)消失而被維持，因此與以往相比能夠?qū)⑵谕膱D案的孔進(jìn)一步挖深。結(jié)果，能夠形成規(guī)定的深寬比的孔、溝槽、例如深寬比為60以上的孔、溝槽。
[0014]本申請(qǐng)的另一發(fā)明是一種等離子體處理裝置，其是在設(shè)于處理容器內(nèi)的上部電極和下部電極之間施加高頻電力而使處理氣體等離子體化、對(duì)層疊于基板上的氧化硅膜層及氮化硅層進(jìn)行等離子體蝕刻的等離子體處理裝置，其特征在于，該等離子體處理裝置包括:處理容器，其用于收納所述基板；高頻電源，其用于向設(shè)于所述處理容器內(nèi)的上部電極和下部電極施加高頻電力；處理氣體供給源，其用于向所述處理容器內(nèi)供給處理氣體，所述處理氣體供給源包括:蝕刻氣體供給部，其供給用于對(duì)氮化硅層進(jìn)行蝕刻處理的含CF氣體及含CFH氣體、用于對(duì)氧化硅膜層進(jìn)行蝕刻處理的含CF氣體；涂敷氣體供給部，其供給用于在形成于所述氧化硅膜上的硅掩模上沉積含Si物質(zhì)的含Si氣體。
[0015]發(fā)明的效果
[0016]采用本發(fā)明，能夠通過等離子體蝕刻處理形成高深寬比的孔、溝槽。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示本實(shí)施方式的等離子體處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。
[0018]圖2是示意性地表示在晶圓上形成有氧化硅膜層、氮化硅層和硅掩模的狀態(tài)的剖視圖。
[0019]圖3是示意性地表示通過第2蝕刻處理在晶圓形成有孔的狀態(tài)的剖視圖。
[0020]圖4是示意性地表示通過涂敷處理使含Si物質(zhì)沉積在掩模上的狀態(tài)的剖視圖。
[0021]圖5是示意性地表示進(jìn)行了第3蝕刻處理之后的晶圓的狀態(tài)的剖視圖。
[0022]圖6是表示確認(rèn)試驗(yàn)的結(jié)果的說明圖。
[0023]圖7是表示確認(rèn)試驗(yàn)的結(jié)果的表。

【具體實(shí)施方式】
[0024]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式的一例。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的等離子體處理裝置1的概略結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。本實(shí)施方式的等離子體處理裝置1是例如平行平板型的等離子體蝕刻處理裝置，利用等離子體對(duì)層疊于晶圓W上的氧化硅膜層進(jìn)行蝕刻處理。并且，在本實(shí)施方式中，要進(jìn)行蝕刻處理的晶圓W為硅基板，在其上表面如圖2所示那樣形成有氧化硅膜層3。在氧化硅膜層3上形成有氮化硅層4，在氮化硅層4上以規(guī)定圖案形成有例如由多晶硅構(gòu)成的掩模5。
[0025]等離子體處理裝置1具有大致圓筒狀的處理容器11，處理容器11設(shè)有用于保持晶圓W的晶圓夾具10。處理容器11利用接地線12與大地電連接而接地。并且，處理容器11的內(nèi)壁被襯層(未圖示)覆蓋，在襯層的表面形成有由耐等離子體性的材料構(gòu)成的噴鍍覆膜。
[0026]晶圓夾具10的下表面被作為下部電極的基座13支承?；?3由例如招等金屬形成為大致圓盤狀。在處理容器11的底部隔著絕緣板14設(shè)有支承臺(tái)15，基座13被支承于該支承臺(tái)15的上表面。在晶圓夾具10的內(nèi)部設(shè)有電極(未圖示)，通過對(duì)該電極施加直流電壓而生成靜電力，從而能夠?qū)⒕AW吸附保持。
[0027]在基座13的上表面且是在晶圓夾具10的外周部設(shè)有由例如硅構(gòu)成的導(dǎo)電性的修正環(huán)20，修正環(huán)20用于提高等離子體處理的均勻性?；?3、支承臺(tái)15及修正環(huán)20這三者的外側(cè)面被由例如石英構(gòu)成的圓筒構(gòu)件21覆蓋。
[0028]在支承臺(tái)15的內(nèi)部呈例如圓環(huán)狀設(shè)有供制冷劑流動(dòng)的制冷劑流路15a，通過對(duì)該制冷劑流路15a中的所供給的制冷劑的溫度進(jìn)行控制，能夠控制被晶圓夾具10保持的晶圓W的溫度。并且，在晶圓夾具10和被該晶圓夾具10保持著的晶圓W之間設(shè)有用于供給導(dǎo)熱氣體、例如氦氣的導(dǎo)熱氣體管22，導(dǎo)熱氣體管22例如以貫穿處理容器11的底部、基座13、支承臺(tái)15及絕緣板14的方式設(shè)置。
[0029]在基座13上經(jīng)由第1匹配器31電連接有第1高頻電源30，第1高頻電源30用于向該基座13供給高頻電力而生成等離子體。第1高頻電源30構(gòu)成為輸出例如27MHz?100MHz的頻率的高頻電力，在本實(shí)施方式中輸出例如100MHz的高頻電力。第1匹配器31用于使第1高頻電源30的內(nèi)部阻抗和負(fù)載阻抗相匹配，發(fā)揮這樣的作用:在處理容器11內(nèi)生成等離子體時(shí)，使第1高頻電源30的內(nèi)部阻抗和負(fù)載阻抗表觀上一致。
[0030]另外，在基座13上經(jīng)由第2匹配器41電連接有第2高頻電源40，第2高頻電源40用于向該基座13供給高頻電力而對(duì)晶圓W施加偏壓，從而將離子引向晶圓W。第2高頻電源40構(gòu)成為輸出例如400kHz?13.56MHz的頻率的高頻電力，在本實(shí)施方式中輸出例如3.2MHz的高頻電力。第2匹配器41與第1匹配器31 —樣，用于使第2高頻電源40的內(nèi)部阻抗與負(fù)載阻抗相匹配。
[0031]上述第1高頻電源30、第1匹配器31、第2高頻電源40、第2匹配器41與后述的控制部150相連接，利用控制部150控制它們的動(dòng)作。
[0032]在作為下部電極的基座13的上方以與基座13相對(duì)且平行的方式設(shè)有上部電極42。上部電極42借助導(dǎo)電性的支承構(gòu)件50支承于處理容器11的上部。因而，上部電極42與處理容器11 一樣，為接地電位。
[0033]上部電極42由電極板51和電極支承板52構(gòu)成，電極板51形成有與保持于晶圓夾具10的晶圓W相對(duì)的相對(duì)面，電極支承板52從該電極板51的上方支承該電極板51。在電極板51以貫通該電極板51的方式形成有多個(gè)氣體供給口 53，多個(gè)氣體供給口 53用于向處理容器11的內(nèi)部供給處理氣體。電極板51由例如焦耳熱較少的低電阻的導(dǎo)電體或者半導(dǎo)體構(gòu)成，在本實(shí)施方式中采用例如硅。并且，電極支承板52由導(dǎo)電體構(gòu)成，在本實(shí)施方式中采用例如鋁。
[0034]在電極支承板52內(nèi)部的中央部設(shè)有形成為大致圓盤狀的氣體擴(kuò)散室54。另外，在電極支承板52的下部形成有多個(gè)從氣體擴(kuò)散室54向下方延伸的氣孔55，氣體供給口 53經(jīng)由該氣孔55與氣體擴(kuò)散室54相連接。
[0035]氣體擴(kuò)散室54與氣體供給管71相連接。氣體供給管71如圖1所示那樣與處理氣體供給源72相連接，從處理氣體供給源72供給來的處理氣體經(jīng)由氣體供給管71供給到氣體擴(kuò)散室54。供給到氣體擴(kuò)散室54的處理氣體經(jīng)由氣孔55和氣體供給口 53被導(dǎo)入處理容器11內(nèi)。即，上部電極42作為向處理容器11內(nèi)供給處理氣體的噴頭發(fā)揮作用。
[0036]本實(shí)施方式的處理氣體供給源72包括用于供給蝕刻處理用的處理氣體的蝕刻氣體供給部72a和用于進(jìn)行涂敷處理的涂敷氣體供給部72b。另外，處理氣體供給源72包括在氣體供給部72a和氣體擴(kuò)散室54之間設(shè)置的閥73a和流量調(diào)整機(jī)構(gòu)74a，在氣體供給部72b和氣體擴(kuò)散室54之間設(shè)置的閥73b和流量調(diào)整機(jī)構(gòu)74b。向氣體擴(kuò)散室54供給的氣體的流量通過流量調(diào)整機(jī)構(gòu)74a、74b進(jìn)行控制。
[0037]作為蝕刻處理用的蝕刻氣體，氮化硅層4的蝕刻用蝕刻氣體能夠使用例如C4F6/CH2F2/02的混合氣體，氧化硅膜層3的蝕刻用蝕刻氣體能夠使用C4F6/Ar/02的混合氣體。用于進(jìn)行涂敷處理的涂敷氣體能夠使用例如含有SiCl4的氣體，在本實(shí)施方式中，使用例如SiCl4/He的混合氣體。
[0038]在處理容器11的底部，由處理容器11的內(nèi)壁和圓筒構(gòu)件21的外側(cè)面形成排氣流路80，排氣流路80作為將處理容器11內(nèi)的氣氛氣體排出到該處理容器11的外部的流路發(fā)揮作用。在處理容器11的底面設(shè)有排氣口 90。在排氣口 90的下方形成有排氣室91，該排氣室91經(jīng)由排氣管92與排氣裝置93相連接。因而，通過驅(qū)動(dòng)排氣裝置93，能夠?qū)⑻幚砣萜?1內(nèi)的氣氛氣體經(jīng)由排氣流路80及排氣口 90排出，從而將處理容器內(nèi)減壓至規(guī)定的真空度。
[0039]并且，在處理容器11的周圍與該處理容器11呈同心圓狀地配置有環(huán)狀磁性體100。利用環(huán)狀磁性體100能夠?qū)A夾具10和上部電極42之間的空間施加磁場(chǎng)。該環(huán)狀磁性體100構(gòu)成為借助未圖示的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)自如。
[0040]所述的等離子體處理裝置1如上述那樣設(shè)有控制部150?？刂撇?50是例如計(jì)算機(jī)，具有程序存儲(chǔ)部(未圖示)。程序存儲(chǔ)部也存儲(chǔ)有用于對(duì)各電源30、40、各匹配器31、41及各流量調(diào)整機(jī)構(gòu)74a、74b等進(jìn)行控制而使等離子體處理裝置1動(dòng)作的程序。
[0041]另外，也可以是，所述程序存儲(chǔ)于例如計(jì)算機(jī)可讀取的硬盤(HD)、軟盤(FD)、光盤(CD)、磁光盤(M0)、存儲(chǔ)卡等計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，從該存儲(chǔ)介質(zhì)安裝到控制部150。
[0042]本實(shí)施方式的等離子體處理裝置1如上述那樣構(gòu)成，接著，對(duì)本實(shí)施方式的等離子體處理裝置1的等離子體蝕刻處理進(jìn)行說明。
[0043]對(duì)于等離子體蝕刻處理，首先，向處理容器11內(nèi)搬入晶圓W，將晶圓W載置并保持于晶圓夾具10上。此時(shí)，如所述那樣，在晶圓W上形成有圖2所示那樣的氧化硅膜層3、氮化硅層4、以及規(guī)定圖案的掩模5。
[0044]若將晶圓W保持于晶圓夾具10，則在排氣裝置93的作用下處理容器11內(nèi)被排氣，與此同時(shí)用于進(jìn)行氮化硅層4的蝕刻處理(第1蝕刻處理)的處理氣體首先從蝕刻氣體供給部72a以規(guī)定流量向處理容器11內(nèi)供給。該第1蝕刻處理的處理氣體使用C4F6/CH2F2/02的混合氣體,分別以42sccm/90sccm/100sccm的流量進(jìn)行供給。
[0045]與此同時(shí)，利用第1高頻電源30及第2高頻電源40連續(xù)地向作為下部電極的基座13施加高頻電力。由此，供給到處理容器11內(nèi)的蝕刻處理用的處理氣體在上部電極42和基座13之間被等離子體化。此時(shí)，等離子體在環(huán)狀磁性體100的磁場(chǎng)的作用下被封閉在上部電極42和基座13之間。于是，利用由處理容器11內(nèi)的等離子體生成的離子、自由基以多晶硅為蝕刻的掩模5對(duì)氮化硅層4進(jìn)行蝕刻。
[0046]若氮化硅層4的蝕刻結(jié)束，就接著進(jìn)行作為第2蝕刻處理的氧化硅膜層3的蝕刻處理。在該蝕刻處理中，從蝕刻氣體供給部72a以100sccm/100sccm/94sccm的流量供給作為蝕刻氣體的C4F6/Ar/02，利用由處理容器11內(nèi)的等離子體生成的離子、自由基隔著掩模5對(duì)氧化硅膜層3進(jìn)行蝕刻處理。從而，如圖3所示，形成孔200。另外，在進(jìn)行氮化硅層4及氧化娃膜層3的蝕刻時(shí),多晶娃的掩模5也同時(shí)被蝕刻。
[0047]若第2蝕刻處理結(jié)束，就接著進(jìn)行晶圓W的涂敷處理。在涂敷處理中，從涂敷氣體供給部72b以18SCCm/100SCCm的流量供給作為涂敷氣體的SiCl4/He。而且，此時(shí)，停止第2聞?lì)l電源40向基座13施加聞?lì)l電力。于是，如圖4所不那樣，利用由處理容器11內(nèi)的等離子體生成的離子、自由基在晶圓W上的掩模5沉積含Si化合物D，對(duì)掩模5的上表面進(jìn)行涂敷。
[0048]若掩模5的涂敷處理結(jié)束，就接下來再次進(jìn)行氧化硅膜層3的蝕刻處理。在涂敷后的蝕刻處理(第3蝕刻處理)中，從蝕刻氣體供給部72a以100sccm/100sccm/94sccm的流量供給作為蝕刻氣體的C4F6/Ar/02。于是，將沉積有含Si化合物D的掩模5作為蝕刻掩模，對(duì)氧化硅膜層3再次進(jìn)行蝕刻。在進(jìn)行該第3蝕刻處理時(shí)，如圖5所示，掩模5也同時(shí)被蝕刻，但是掩模5進(jìn)行了含Si化合物D的涂敷處理而高度方向的厚度増加。因此，在進(jìn)行了第3蝕刻處理之后，掩模5也不會(huì)被蝕刻盡而消失。這樣，通過掩模5有剩余，能夠?qū)ρ趸枘?再次進(jìn)行蝕刻處理，能夠?qū)ρ趸枘?在深度方向上進(jìn)一步挖深。
[0049]另外，如圖4所示，含Si化合物D不僅沉積于蝕刻處理后的掩模5的上表面，還沉積于通過第2蝕刻處理形成的氧化硅膜層3的孔200的側(cè)面。于是，不僅掩模5的上表面進(jìn)行了涂敷，氧化硅膜層3的側(cè)面也進(jìn)行了涂敷。因而，能夠防止這種情況:氧化硅膜層3的側(cè)面在進(jìn)行第3蝕刻處理時(shí)被蝕刻而發(fā)生過度蝕刻，由此氧化硅膜層3的孔200的直徑變大。而且，例如在后續(xù)工序中對(duì)該孔200進(jìn)行埋入金屬的處理而形成電容器的情況下，所形成的電容器的電容與孔200的直徑成反比。換言之，若能夠維持孔200的直徑較小，則能夠防止電容的容量的降低。
[0050]在以上的實(shí)施方式中，在涂敷處理的期間，第2高頻電源40不向基座13施加高頻電力。因此，不會(huì)將離子引向晶圓W，在涂敷處理期間掩模5不會(huì)被所引來的離子蝕刻。因此，能夠防止掩模5的高度方向的厚度減少，能夠在第3蝕刻處理中對(duì)氧化硅膜層3在深度方向上進(jìn)一步挖深。
[0051]采用以上的實(shí)施方式，在將多晶硅用作掩模5來對(duì)氧化硅膜層3進(jìn)行了蝕刻處理之后，通過含Si氣體的等離子體在掩模5上沉積含Si化合物D。而且，之后，使用含CF氣體的等離子體再次進(jìn)行蝕刻處理。此時(shí)，在再次進(jìn)行的蝕刻中，掩模也不會(huì)消失而被維持，因此能夠使期望的圖案的孔200比以往進(jìn)一步挖深。結(jié)果，能夠形成例如深寬比為60以上的高深寬比的孔。
[0052]并且，含Si化合物D不僅沉積于第2蝕刻處理后的掩模5的上表面，還沉積于通過第2蝕刻處理形成的孔200的側(cè)面，因此能夠防止在第3蝕刻處理時(shí)孔200的側(cè)面被過度蝕刻。結(jié)果，由此能夠防止氧化硅膜層3的孔200的直徑變大。例如在后續(xù)工序中對(duì)該孔200進(jìn)行埋入金屬的處理而形成電容器的情況下，所形成的電容器的電容與孔200的直徑成反比。于是，由于采用本發(fā)明，能夠防止孔200的直徑變大，換言之，能夠維持孔200的直徑較小，因此能夠防止之后要形成的電容器的電容的降低。
[0053]在以上的實(shí)施方式中，說明了在掩模5和氧化硅膜層3之間形成氮化硅層的情況，但是不管有沒有氮化硅層都能夠使用本發(fā)明。
[0054]在以上實(shí)施方式中，作為含Si氣體采用了 SiCl4/He的混合氣體，但是也可以在該混合氣體中添加02，這樣也能夠得到同樣的效果。本發(fā)明人們進(jìn)行了后述的比較試驗(yàn)而進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)在添加02而供給SiCl4/He/02的混合氣體的情況下，優(yōu)選該混合氣體的各氣體的流量分別為20sccm/100sccm/125sccm。
[0055]另外，本發(fā)明人確認(rèn)到:在掩模5的涂敷處理使用SiCl4/He的混合氣體的情況下，掩模5被涂敷硅膜，在使用SiCl4/He/02的混合氣體的情況下，掩模5被涂敷氧化硅膜。而且確認(rèn)到:無論使用哪種混合氣體都能夠?qū)ρ谀?良好地進(jìn)行涂敷，能夠防止在第3蝕刻處理中掩模5的消失。
[0056]在以上的實(shí)施方式中，在進(jìn)行了涂敷處理之后進(jìn)行第3蝕刻處理，但是也可以反復(fù)進(jìn)行該涂敷處理和第3蝕刻處理。進(jìn)一步具體而言，在利用含Si化合物D進(jìn)行了涂敷的掩模5因第3蝕刻處理而消失之前暫時(shí)停止該蝕刻處理。然后，再次進(jìn)行涂敷處理，利用含Si化合物D對(duì)殘存的掩模5進(jìn)行涂敷，從而能夠再次進(jìn)行第3蝕刻處理。這樣，反復(fù)進(jìn)行涂敷處理和蝕刻處理，從而能夠?qū)⒗缈?00挖得更深，由此能夠進(jìn)一步形成高深寬比的孔、溝槽。
[0057]并且，在反復(fù)進(jìn)行涂敷處理和蝕刻處理時(shí)，作為涂敷處理用的混合氣體，也可以交替使用SiCl4/He的混合氣體和SiCl4/He/02的混合氣體。
[0058]另外，在以上的實(shí)施方式中，作為掩模5使用了多晶硅，但是也可以將非晶硅用作掩模5。
[0059]實(shí)施例
[0060]作為實(shí)施例，在對(duì)晶圓W進(jìn)行了第1蝕刻處理及第2蝕刻處理之后，使用SiCl4/He的混合氣體或者SiCl4/He/02的混合氣體對(duì)掩模5進(jìn)行涂敷處理，使用涂敷后的掩模5實(shí)施了第3蝕刻處理。那時(shí)，關(guān)于涂敷處理的條件、第3蝕刻的時(shí)間對(duì)所形成的孔200的形狀的影響，進(jìn)行了確認(rèn)試驗(yàn)。此時(shí)，晶圓W的直徑為300mm，作為掩模5的多晶硅的膜厚為1200nm,氮化娃層4的膜厚為300nm。并且,形成于晶圓W的氧化娃膜層3的膜厚為3500nm。
[0061]對(duì)于涂敷處理時(shí)的等離子體處理的條件，在使用SiCl4/He的混合氣體時(shí)，SiCl4的流量為20sCCm，He的流量為lOOsccm。另外，在將SiCl4/He/02的混合氣體用于涂敷處理時(shí)，SiCl4的流量為20sccm，He的流量為lOOsccm，02的流量為125sccm。那時(shí)，處理容器11內(nèi)的壓力為1.33Pa，第1高頻電源30的功率為500W，使涂敷處理的重復(fù)次數(shù)發(fā)生變化，并且使每一次的涂敷處理的時(shí)間分別在5秒?20秒的范圍發(fā)生。另外，在涂敷處理中，在所有情況第2高頻電源40的功率都是0W(不供電)。
[0062]第1蝕刻處理利用C4F6/CH2F2/02的混合氣體來進(jìn)行，C4F6的流量為42sCCm，CH2F2的流量為90sCCm，02的流量為lOOsccm。那時(shí)，處理容器11內(nèi)的壓力為2.0Pa，第1高頻電源30的功率為1400W，第2高頻電源40的功率為4200W，第1蝕刻處理實(shí)施了 205秒。并且，第2蝕刻處理及第3蝕刻處理使用C4F6/02/Ar的混合氣體來進(jìn)行，C4F6氣體的流量為lOOsccm，02氣體的流量為94sccm，Ar氣體的流量為lOOsccm。那時(shí)，處理容器11內(nèi)的壓力為2.26Pa，第1高頻電源30的功率為1500W，第2高頻電源40的功率為7800W?10000W，晶圓W的溫度為40°C?200°C。晶圓W的直徑為300mm，因此換算為單位面積的電力即電力密度(日文:電力密度)時(shí)第1高頻電源30的電力密度為2.12W/cm2，第2高頻電源40的電力密度為llW/cm2?14.2W/cm2。
[0063]另外，作為比較例，對(duì)僅利用第2蝕刻處理形成孔的情況也進(jìn)行了確認(rèn)試驗(yàn)。那時(shí)，比較例中進(jìn)行的第2蝕刻處理的累計(jì)時(shí)間與實(shí)施例中的第2及第3蝕刻處理的累計(jì)時(shí)間相同。
[0064]確認(rèn)試驗(yàn)的結(jié)果表示在圖6及圖7的表中。圖6示意性地表示進(jìn)行蝕刻處理而在氧化硅膜層3上形成了孔的狀態(tài)的剖視圖，確認(rèn)試驗(yàn)中的確認(rèn)項(xiàng)目為圖6中用圓圈圍起的數(shù)字表示的1?4的各尺寸。尺寸1表示氮化硅層4的上端部的開口的尺寸，尺寸2表示掩模5中的寬度最窄的部分的尺寸，尺寸3表示孔200的寬度最大的部分的尺寸。尺寸4表示通過蝕刻處理形成的孔200的深度方向的尺寸。圖6的尺寸1?4與圖7的表所記載的數(shù)字相對(duì)應(yīng)。并且，表中的“深寬比”是指尺寸1與尺寸4之比。“掩模殘余膜”是指蝕刻處理結(jié)束后晶圓W上殘余的掩模5的厚度。并且，表1中的“選擇比”是指基于掩模5的殘余膜求出的、蝕刻處理的選擇比。
[0065]晶圓W的溫度在第1蝕刻處理?第3蝕刻處理及涂敷處理的期間處于40°C?200°C之間，是恒定的，根據(jù)試驗(yàn)的不同，使晶圓W的溫度發(fā)生變化。并且，第2高頻電源40的功率的值也是在第2蝕刻處理及第3蝕刻處理中處于llW/cm2?14.2ff/cm2之間，是恒定的，根據(jù)試驗(yàn)的不同，使功率的值發(fā)生改變。
[0066]如圖7的表所示，確認(rèn)到:與沒有進(jìn)行涂敷處理及第3蝕刻處理的比較例相比，在使用SiCl4/He的混合氣體的實(shí)施例1中，深寬比得到較大的提高，能夠以60以上的深寬比進(jìn)行蝕刻。并且，在圖7所示的結(jié)果中，實(shí)施例1的尺寸4、即孔200的深度方向的尺寸與比較例的尺寸4相比大幅度增加。由此可知，在實(shí)施例1中也能夠謀求蝕刻速率的提高。
[0067]確認(rèn)到:在反復(fù)進(jìn)行涂敷處理及第3蝕刻處理的實(shí)施例2及實(shí)施例3中，也與實(shí)施例1 一樣，與比較例相比，深寬比得到提高。并且，在實(shí)施例2及實(shí)施例3中，尺寸3比比較例中的尺寸3小。這是因?yàn)榭?00的側(cè)面利用含Si化合物D進(jìn)行了涂敷處理，從而在之后接著進(jìn)行的第3蝕刻處理中能夠抑制孔200的側(cè)面被過度蝕刻。而且，與僅進(jìn)行一次涂敷處理、之后進(jìn)行第3蝕刻處理的實(shí)施例1相比，在實(shí)施例2和實(shí)施例3中，第3蝕刻處理進(jìn)行多次，多次第3蝕刻處理中每進(jìn)行一次第3蝕刻處理都進(jìn)行涂敷處理，因此可以認(rèn)為對(duì)孔200的側(cè)面的保護(hù)嚴(yán)密地進(jìn)行。也就是說，通過反復(fù)進(jìn)行涂敷處理和蝕刻處理能夠以更高的深寬比進(jìn)行蝕刻。并且，尺寸3變小，從而例如針對(duì)孔200形成電容器時(shí)，能夠使電極間的距離變小，所以，在實(shí)施例2及實(shí)施例3中，與比較例相比，能夠形成電容大的電容器。
[0068]與沒有進(jìn)行涂敷處理及第3蝕刻處理的比較例相比，在使用SiCl4/He/02的混合氣體的實(shí)施例4中也是深寬比得到較大提高，能夠已深寬比60以上進(jìn)行蝕刻。
[0069]實(shí)施例5表示在涂敷處理中利用SiCl4/He的混合氣體進(jìn)行了 5秒的涂敷處理、之后使用SiCl4/He/02的混合氣體進(jìn)一步進(jìn)行了 20秒的涂敷處理的情況的結(jié)果。確認(rèn)到在該情況下也是:與比較例相比，深寬比得到較大提高。另外，在實(shí)施例6中，與比較例相比，選擇比也得到大幅度提高。這是因?yàn)?，SiCl4/He/02形成的含有0(氧)的Si涂敷膜和SiCl4/He形成的Si涂敷膜有效地抑制了對(duì)側(cè)壁的蝕刻。
[0070]實(shí)施例6表示如下情況的結(jié)果:與實(shí)施例1的晶圓W的溫度40°C相比，晶圓W的溫度變?yōu)?00°C，除此之外與實(shí)施例1完全相同。在該情況下，也確認(rèn)到:與比較例相比，深寬比得到較大提高。這是因?yàn)?，尺?變窄的部分在高溫時(shí)相對(duì)變寬，因此能夠蝕刻到孔200的較深的部分。尺寸2變寬的原因在于，晶圓W的溫度為高溫的情況下，自由基的化學(xué)反應(yīng)得到促進(jìn)。
[0071]實(shí)施例7表示如下情況的結(jié)果:與實(shí)施例1的晶圓W的溫度40°C相比，晶圓W的溫度變?yōu)?20°C，第2及第3蝕刻處理時(shí)第2高頻電源40的功率值從7800W變?yōu)?0000W。SP，單位面積的電力即電力密度從llW/cm2變?yōu)?4.2W/cm2。在該情況下，也確認(rèn)到:與比較例相比，深寬比得到較大提高。這是因?yàn)?，在因高溫而尺?變寬時(shí)，用于吸引離子的電力密度變高。也就是說，根據(jù)實(shí)施例6及實(shí)施例7可知，為了深寬比為60以上，優(yōu)選晶圓W的溫度為120°C?200°C，進(jìn)一步，優(yōu)選第2高頻電源40的電力密度為llW/cm2?14.2W/cm2。
[0072]以上，說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于所述例子。顯然對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，容易在權(quán)利要求書所記載的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)想到各種變更例或者修改例，這些當(dāng)然也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0073]附圖標(biāo)記說明
[0074]1、等尚子體處理裝直；10、晶圓夾具；11、處理容器；12、接地線；13、基座；14、絕緣板；15、支承臺(tái)；20、修正環(huán)；21、圓筒構(gòu)件；22、導(dǎo)熱氣體管；30、第1高頻電源；31、第1匹配器；40、第2高頻電源；41、第2匹配器；42、上部電極；50、支承構(gòu)件；51、電極板；52、電極支承板；53、氣體供給口 ；54、氣體擴(kuò)散室；55、氣孔；72a、蝕刻氣體供給部；72b、涂敷氣體供給部；73a、73b、閥；74a、74b、流量調(diào)整機(jī)構(gòu)；80、排氣流路；90、排氣口 ；91、排氣室；92、排氣管；93、排氣裝置；100、環(huán)狀磁性體；150、控制部；W、晶圓；R、抗蝕層圖案；H、殘余膜厚度；D、含Si化合物；M、蝕刻掩模。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體蝕刻方法，在該等離子體蝕刻方法中，在設(shè)于處理容器內(nèi)的上部電極和下部電極之間施加高頻電力而使處理氣體等離子體化，對(duì)層疊于基板上的氧化硅膜層及氮化硅層以將形成于該氮化硅上的硅層作為掩模的方式進(jìn)行等離子體蝕刻處理，其特征在于，在該等離子體蝕刻方法中，通過如下步驟而形成具有規(guī)定的深寬比的孔或者溝槽: 進(jìn)行第I蝕刻處理，在該第I蝕刻處理中，利用含CF氣體的等離子體及含CFH氣體的等離子體對(duì)所述氮化硅層進(jìn)行蝕刻， 接著，進(jìn)行第2蝕刻處理，在該第2蝕刻處理中，利用含CF氣體的等離子體對(duì)所述氧化硅膜層進(jìn)行蝕刻， 接著，利用含Si氣體的等離子體在所述掩模上沉積含Si物質(zhì)， 之后，進(jìn)行第3蝕刻處理，在該第3蝕刻處理中，在所述硅掩模上沉積有含Si物質(zhì)的狀態(tài)下，利用含CF氣體的等離子體對(duì)氧化硅膜層再次進(jìn)行蝕刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其中， 所述規(guī)定的深寬比為60以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其中， 反復(fù)進(jìn)行在所述硅掩模上沉積含Si物質(zhì)的處理和利用所述含CF氣體對(duì)氧化硅膜層進(jìn)行蝕刻的第3蝕刻處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其中， 所述含Si氣體為SiCl4氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其中， 所述含Si氣體為SiCl4和O2的混合氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其中， 所述第2蝕刻處理及所述第3蝕刻處理中的所述基板的溫度為120°C?200°C， 在所述第2蝕刻處理及所述第3蝕刻處理中，向所述下部電極施加用于吸引離子的高頻電力， 施加的所述高頻電力的電力密度為llW/cm2?14.2W/cm2。
7.一種等離子體處理裝置，其是用于對(duì)層疊于基板上的氧化硅膜層及氮化硅層進(jìn)行等離子體蝕刻的等離子體處理裝置，其特征在于， 該等離子體處理裝置包括: 處理容器，其用于收納所述基板； 高頻電源，其用于向設(shè)于所述處理容器內(nèi)的上部電極和下部電極施加高頻電力；以及 處理氣體供給源，其用于向所述處理容器內(nèi)供給處理氣體， 所述處理氣體供給源包括: 蝕刻氣體供給部，其供給用于對(duì)氮化硅膜進(jìn)行蝕刻處理的含CF氣體及含CHF氣體、用于對(duì)氧化硅膜層進(jìn)行蝕刻處理的含CF氣體； 涂敷氣體供給部，其供給用于在形成于所述氧化硅膜上的硅掩模上沉積含Si物質(zhì)的含Si氣體。
【文檔編號(hào)】H05H1/46GK104303274SQ201380025589
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】渡邊光 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社