等离子体蚀刻方法技术

本发明专利技术的等离子体蚀刻方法包含：沉积工序，将处理容器内设为包含第1处理气体和以稀有气体作为主成分的第2处理气体的气体环境而形成薄膜，上述第1处理气体包含含有氟原子和/或碳原子的至少一种的气体；以及蚀刻工序，将处理容器内设为至少包含第2处理气体的气体环境，对被处理基板进行等离子体蚀刻，对沉积工序和蚀刻工序进行切换并交替实施，并且在沉积工序中处理容器内的气体环境包含第1处理气体和第2处理气体的情况下，使该气体环境中含有以质量基准计为碳原子的2.4倍以上且3.1倍以下的氟原子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体蚀刻方法
本专利技术涉及等离子体蚀刻方法，特别涉及基于ALE(AtomicLayerEtching：原子层蚀刻)法的等离子体蚀刻方法。
技术介绍
通常，在“等离子体蚀刻”中，使用氟碳、惰性气体、氧等作为处理气体，对这些处理气体施加高频电场引起辉光放电，产生等离子体。然后，使等离子体中的反应种与具有蚀刻加工对象的被处理基板进行反应来进行蚀刻。近年来，随着对半导体设备用途的多样化、蚀刻图案的微细化的要求的提高，提出了各种等离子体蚀刻方法。其中，能够以作为埃数量级的原子层级来控制蚀刻形状的原子层蚀刻法(AtomicLayerEtching：以下，也称为“ALE”)的技术备受瞩目。在此，在等离子体蚀刻中，在被处理基板上沉积薄膜或者对被处理基板表面的材料或薄膜进行蚀刻，但通常薄膜的沉积和蚀刻实质上是同时进行的。另一方面，在上述的ALE法中，对在被处理基板上沉积薄膜的沉积工序、和使反应种碰撞被处理基板来进行蚀刻的蚀刻工序进行切换，以作为另外的工序来实施的方式进行各种控制。因此，ALE法能够实现如上述那样的原子层级的蚀刻形状的控制。另外，在沉积工序中所沉积的薄膜根据沉积位置的成分而存在作为保护被处理基板的保护膜发挥功能的情况或作为有助于被处理基板的蚀刻的活性膜发挥功能的情况。例如，被处理基板具有被蚀刻而要形成图案的加工对象膜和不被蚀刻而要残留的非加工对象膜，如果薄膜沉积在非加工对象膜上，则该薄膜在蚀刻工序中作为保护膜发挥功能，如果薄膜沉积在加工对象膜上，则该薄膜在蚀刻工序中作为活性膜发挥功能。ALE法存在以下问题：由于在沉积工序和蚀刻工序之间伴随着工序的切换，因此与现有的等离子体蚀刻方法相比为了完成加工而需要很长的时间。在此，为了缩短加工时间，也可考虑加快蚀刻工序中的蚀刻速度，但这样有可能将不蚀刻而要残留的非加工对象膜、保护膜也蚀刻了。如果非加工对象膜、保护膜被蚀刻，则难以使蚀刻图案充分地微细化和高精度化。因此，在现有技术中提出了在ALE法中通过使用激发成亚稳定状态的惰性气体(也可称为“亚稳定气体”)就能够抑制非加工对象被蚀刻的技术(例如，参照专利文献1)。专利文献1所记载的装置利用能够防止等离子体激发惰性气体而产生的等离子体带电种的迁移的分离板结构，能够在预防等离子体带电种到达被处理基板的同时，使用亚稳定气体对被处理基板进行蚀刻。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-522104号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题近年来，随着对蚀刻图案的微细化的要求进一步提高，要求高效地制造该微细的蚀刻图案。在此，为了得到微细的蚀刻图案，优选在蚀刻工序中，尽可能对活性膜、加工对象膜以及实施有加工对象膜的基板部分等加工对象选择性地进行蚀刻。即，优选蚀刻选择比的值大。但是，在专利文献1所记载的装置中，在均衡地提高制造时的效率性和蚀刻选择比的方面还有改善的余地。因此，本专利技术的目的在于提供一种基于ALE法的等离子体蚀刻方法，能够兼顾加工时间的缩短和蚀刻选择比的提高。用于解决问题的方案本专利技术人为了解决上述课题，进行了深入研究。并且，本专利技术人新发现了在基于ALE法的等离子体蚀刻方法中，通过使用以特定的质量比率含有氟原子和碳原子的处理气体，可兼顾加工时间的缩短和蚀刻选择比的提高，从而完成了本专利技术。即，本专利技术以有利于解决上述问题为目的，本专利技术的等离子体蚀刻方法的特征在于，包含：在处理容器内载置被处理基板的工序；沉积工序，向所述处理容器内供给第1处理气体和与所述第1处理气体不同的第2处理气体，将所述处理容器内设为包含所述第1处理气体和第2处理气体的气体环境，在所述被处理基板的至少一面上形成薄膜，其中，所述第1处理气体包含含有氟原子和/或碳原子的至少一种的气体，所述第2处理气体以稀有气体作为主成分，能够包含含有氟原子和/或碳原子的气体；以及蚀刻工序，将所述处理容器内设为至少包含上述第2处理气体的气体环境，对形成有所述薄膜的所述被处理基板进行等离子体蚀刻，对所述沉积工序和所述蚀刻工序进行切换并交替地实施，并且在所述沉积工序中所述处理容器内的气体环境包含所述第1处理气体和第2处理气体的情况下，使所述气体环境中含有以质量基准计为碳原子的2.4倍以上且3.1倍以下的氟原子。在对沉积工序和蚀刻工序进行切换并实施的等离子体蚀刻方法中，通过在沉积工序中将氟原子和碳原子的质量比控制为特定的范围内，从而能够兼顾加工时间的缩短和蚀刻选择比的提高。在此，在本专利技术中，“以稀有气体作为主成分”是指在将第2处理气体的总体积设为100体积％的情况下，含有99.00体积％以上的稀有气体。此外，在本专利技术中，沉积工序中的包含第1处理气体和第2处理气体的气体环境中的氟原子和碳原子的含有质量能够通过例如针对各处理气体，按照JISK0123测定各原子的含有质量，根据气体环境中的各处理气体的沉积比例对所得到的含有质量进行加权，分别算出气体环境中的总氟原子的质量和总碳原子的质量，将总氟原子的质量除以总碳原子的质量来求出。另外，在本专利技术中，“加工时间”为分别进行一次沉积工序和蚀刻工序所需要的时间。此外，在本专利技术的等离子体蚀刻方法中，优选上述第1处理气体含有至少一种氟碳气体。如果第1处理气体含有至少一种氟碳气体，则能够更加良好地兼顾加工时间的缩短和蚀刻选择比的提高。此外，在本专利技术的等离子体蚀刻方法中，优选上述至少一种氟碳气体为八氟环戊烯气体。如果第1处理气体含有八氟环戊烯气体，则能够更加良好地兼顾加工时间的缩短和蚀刻选择比的提高。此外，在本专利技术的等离子体蚀刻方法中，也可以在从上述沉积工序向上述蚀刻工序切换时，停止向上述处理容器内供给上述第1处理气体。通过停止向处理容器内供给第1处理气体，从而能够从沉积工序向蚀刻工序进行切换。此外，在本专利技术的等离子体蚀刻方法中，在上述蚀刻工序中，能够使所述处理容器内对所述被处理基板的未形成所述薄膜的表面的一侧区域所施加的电压比在所述沉积工序中对相同区域施加的电压增加。通过使处理容器内对该区域施加的电压比在沉积工序中对相同区域施加的电压增加，从而能够从沉积工序向蚀刻工序进行切换。此外，在本专利技术的等离子体蚀刻方法中，在上述沉积工序中上述处理容器内的气体环境包含上述第1处理气体和第2处理气体的情况下，使上述气体环境中的上述稀有气体的比率为相对于上述气体环境中的含有上述氟原子和/或碳原子的气体的总量100体积份成为10体积份以上且10000体积份以下。这是因为如果稀有气体的比率在该范围内，则能够以高效率实施沉积工序。此外，在本专利技术的等离子体蚀刻方法中，优选在上述蚀刻工序中对上述被处理基板的未形成上述薄膜的表面的一侧区域施加的电压的峰-峰值为1600V以下。这是因为如果被施加的电压的峰-峰值在该范围内，则能够以高效率实施蚀刻工序。此外，在本专利技术的等离子体蚀刻方法中，优选上述被处理基板具有非加工对象膜和加工对象膜，上述加工对象膜相对于上述非加工对象膜的蚀刻选择比为3.5以上。这是因为，如果加工对象膜相对于非加工对象膜的蚀刻选择比为3.5以上，则蚀刻选择比良好。在本说明书中，非加工对象膜是指在蚀刻工序中不被蚀刻而要残留的对象，加工对象膜是指在蚀刻工序中要被蚀刻的对象。专利技术效果根据本专利技术，能够兼顾加工时间的缩短和蚀刻选择比的提高。附图说明图1为对(a)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体蚀刻方法，其包含：在处理容器内载置被处理基板的工序；沉积工序，向所述处理容器内供给第1处理气体和与所述第1处理气体不同的第2处理气体，将所述处理容器内设为包含所述第1处理气体和第2处理气体的气体环境，在所述被处理基板的至少一面上形成薄膜，其中，所述第1处理气体包含含有氟原子和/或碳原子的至少一种的气体，所述第2处理气体以稀有气体作为主成分，能够包含含有氟原子和/或碳原子的气体；以及蚀刻工序，将所述处理容器内设为至少包含所述第2处理气体的气体环境，对形成有所述薄膜的所述被处理基板进行等离子体蚀刻，对所述沉积工序和所述蚀刻工序进行切换并交替地实施，并且在所述沉积工序中所述处理容器内的气体环境包含所述第1处理气体和第2处理气体的情况下，使所述气体环境中含有以质量基准计为碳原子的2.4倍以上且3.1倍以下的氟原子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.17 JP 2016-0543171.一种等离子体蚀刻方法，其包含：在处理容器内载置被处理基板的工序；沉积工序，向所述处理容器内供给第1处理气体和与所述第1处理气体不同的第2处理气体，将所述处理容器内设为包含所述第1处理气体和第2处理气体的气体环境，在所述被处理基板的至少一面上形成薄膜，其中，所述第1处理气体包含含有氟原子和/或碳原子的至少一种的气体，所述第2处理气体以稀有气体作为主成分，能够包含含有氟原子和/或碳原子的气体；以及蚀刻工序，将所述处理容器内设为至少包含所述第2处理气体的气体环境，对形成有所述薄膜的所述被处理基板进行等离子体蚀刻，对所述沉积工序和所述蚀刻工序进行切换并交替地实施，并且在所述沉积工序中所述处理容器内的气体环境包含所述第1处理气体和第2处理气体的情况下，使所述气体环境中含有以质量基准计为碳原子的2.4倍以上且3.1倍以下的氟原子。2.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻方法，其中，所述第1处理气体含有至少一种氟碳气体。3.根据权利要求2所述的等离子体蚀刻方法，其中，所述至少一种氟碳气...

【专利技术属性】
技术研发人员：松浦豪，
申请(专利权)人：日本瑞翁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP