等离子体蚀刻方法技术

本发明专利技术提供一种等离子体蚀刻方法，其在氧化膜上蚀刻微小且具有高深宽比的孔洞时，能够同时获得良好的蚀刻选择性以及形状性。该方法包括：将依次形成有作为蚀刻对象的氧化膜、硬掩模层、图案化光刻胶的基板搬入到处理容器（１０）内，载置于所述下部电极的工序；向处理容器（１０）内供给含有Ｃ↓［ｘ］Ｆ↓［ｙ］、Ｃ↓［４］Ｆ↓［８］、稀有气体、Ｏ↓［２］的处理气体的工序；从第１高频施加装置（４８）向上部电极（３４）施加高频电力，生成所述处理气体的等离子体的工序；从第２高频施加装置（９０）向下部电极（１６）施加用于偏压的高频电力的工序；以及从直流电压施加装置（５０）向上部电极（３４）施加直流电压的工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过掩模层对在基板上形成的氧化膜进行等离子体蚀 刻的等离子体蚀刻方法，以及存储用于执行上述等离子体蚀刻方法的 控制程序的计算机可读取的存储介质。
技术介绍
在半导体设备的制造工艺中，通过光刻工序在作为被处理基板的 半导体晶片上形成光刻胶图案，然后将其作为掩模进行蚀刻。最近，半导体设备越来越精细，在蚀刻中也更加要求精细加工， 对应于这种微小化，用作掩模的光刻胶的膜厚变薄，使用的光刻胶也从KrF光刻胶(即，使用以KrF为光源的激光进行曝光的光刻胶)转 变为ArF光刻胶(即，使用以ArF为光源的激光进行曝光的光刻胶)， 其能形成约0.13pm以下的图案开口。然而，由于ArF光刻胶的抗等离子体性较差，所以在蚀刻途中产 生表面龟裂，而这几乎不会在KrF光刻胶上产生。因此，条纹(striation) 进入开口部的内壁面、产生开口部加宽(CD的加宽)等问题。随着光 刻胶的膜厚变薄，无法以良好的蚀刻选择比形成蚀刻孔洞(etching hole)。对于这种问题，专利文献1提供了一种技术方案，即，在被蚀刻 层上形成非晶碳(amorphous carbon)膜作为牺牲硬掩模，接着在其上 形成图案化后的光刻胶膜，并以光刻胶图案作为掩模蚀刻非晶碳膜， 然后至少以非晶碳膜作为蚀刻掩模，利用通常使用的CF系气体蚀刻被 蚀刻层。利用这种技术，能够在一定程度上消除蚀刻选择性以及形状 性的问题。然而，例如，在DRAM的电容的蚀刻中，要求在氧化膜上形成开 口为80nm、深度为2|am的具有极高深宽比(aspect ratio)的孔洞，甚 至，在下一代中要求68nm、在再下一代要求58nm的开口越来越狭窄 的孔洞。在上述专利文献1的技术中，蚀刻上述尺寸的孔洞时，很难 保证足够的蚀刻选择性，且不具有无弯曲的良好形状性。专利文献1:日本国特开2006-41486号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于相关问题提出，目的在于提供一种等离子体蚀刻方法， 其在氧化膜上形成微小且具有高深宽比的孔洞时，能够同时获得良好 的蚀刻选择性以及形状性。并且，本专利技术还提供一种存储用于执行上述等离子体蚀刻方法的 程序的计算机可读取的存储介质。为了解决上述问题，在本专利技术的第1方面中，提供了一种等离子体蚀刻方法，其特征在于使用如下等离子体蚀刻装置，该等离子体 蚀刻装置为，在内部可真空排气的处理容器内，设置有用作基板的载 置台的下部电极和与下部电极相向而形成的上部电极，向上述上部电 极或下部电极施加等离子体生成用的相对为高频率的高频电力，向上 述下部电极施加偏压用的相对为低频率的高频电力，向上述上部电极 施加直流电压，使供给至上述处理容器内的处理气体等离子体化并进行等离子体蚀刻；并且，对形成在基板上的氧化膜通过硬掩模层进行等离子体蚀刻，包括如下工序将依次形成有蚀刻对象的氧化膜、硬 掩模层、图案化后的光刻胶的基板搬入上述处理容器内，载置在上述下部电极上的工序，向上述处理容器内供给含有CxFy (其中x为3以 下的整数、y为8以下的整数)、C4F8、稀有气体、02的处理气体的工 序，向上述上部电极或上述下部电极施加高频电力，生成上述处理气 体的等离子体的工序，向上述下部电极施加偏压用的高频电力的工序， 以及向上述上部电极施加直流电压的工序。本专利技术的第2方面提供了一种等离子体蚀刻方法，其特征在于 使用如下等离子体蚀刻装置，该等离子体蚀刻装置为，在内部可真空 排气的处理容器内，设置有用作基板的载置台的下部电极和与下部电 极相向而形成的上部电极，向上述下部电极施加兼作等离子体生成用 和偏压用的高频电力，向上述上部电极施加直流电压，使供给至上述 处理容器内的处理气体等离子体化并进行等离子体蚀刻；包括如下工序将依次形成有蚀刻对象的氧化膜、硬掩模层、图案化后的光刻胶 的基板搬入上述处理容器内，载置在上述下部电极上的工序，向上述处理容器内供给含有CJFy(其中x为3以下的整数、y为8以下的整数)、 C4F8、稀有气体、02的处理气体的工序，，向上述下部电极施加兼作等 离子体生成用和偏压用的高频电力，生成上述处理气体的等离子体并 且施加偏压的工序，以及向上述上部电极施加直流电压的工序。在上述的第1和第2观点中，可优选使用非晶碳膜作为所述硬掩 模层。另夕卜，C3Fs或CF4可作为所述CxFy，在使用C3Fs作为CxFy的情况下，优选其流量为所述C4F8的流量以上。另外，所述直流电压的绝对值，优选为800~1200V。另外，所述稀有气体，可使用Ar或Xe。本专利技术的等离子体蚀刻方法，在形成宽度为70 卯nm、深宽比为 1:15 1:25的孔洞时特别有效。本专利技术的第3方面提供了一种计算机可读取的存储介质，其特征 在于存储用于对如下等离子体蚀刻装置进行控制的、由计算机的运 行的控制程序，上述等离子体蚀刻装置为，在内部可真空排气的处理 容器内，设置有用作基板的载置台的下部电极和与下部电极相向而形 成的上部电极；向上述上部电极或下部电极施加等离子体生成用的相 对为高频率的高频电力，且向上述下部电极施加偏压用的相对为低频 率的高频电力，或者，向上述下部电极施加兼作等离子体生成用和偏 压用的高频电力，向上述上部电极施加直流电压；使供给至上述处理 容器内的处理气体等离子体化并进行等离子体蚀刻；上述控制程序， 在执行时以第1方面和第2方面的方法由计算机对上述等离子体蚀刻 装置进行控制。根据本专利技术，由于使用含有CxFy (x为3以下的整数、y为8以下 的整数)、C4F8、稀有气体、02的处理气体，对作为蚀刻对象的依次形 成有氧化膜、硬掩模层、图案化光刻胶的基板进行等离子体蚀刻，所 以，即使是开口狭窄的具有高深宽比的孔洞，也能够以实用的蚀刻速 率蚀刻出没有弯曲的良好形状。另外，这种气体系在通常的工艺中没 有足够的蚀刻选择比，在蚀刻完成前掩模层可能己经消失，但是本发 明中，由于在向上部电极或下部电极的任意一个施加用于等离子体生 成的高频电力、生成等离子体时，向上部电极施加直流电压，因此，能够从上部电极向硬掩模层供给聚合物，提升硬掩模层的抗等离子体 性，提高蚀刻选择比，即使在所述气体系中，也能够进行良好的蚀刻， 且硬掩模层不会消失。附图说明图1是在本专利技术的实施方式中使用的等离子体蚀刻装置的一个示 例的截面概略示意图。图2是图1的等离子体蚀刻装置中，连接于第1高频电源的匹配 器的构造示意图。图3是在本专利技术的一个实施方式中使用的半导体晶片的构造的截 面示意图。图4是蚀刻图3的构造时的状态说明模式图。 图5是在氧化膜的蚀刻途中，硬掩模层消失后的状态示意模式图。 图6是通过本实施方式蚀刻氧化膜后的状态示意模式图。 图7是图1的等离子体处理装置中，向上部电极施加直流电压的 情况和不施加的情况的状态比较示意图。 图8是第1实施方式的结果示意图。 图9是第1实施方式的结果示意图。 图10是第1实施方式的结果示意图。 图11是第2实施方式的结果示意图。 图12是第3实施方式的结果示意图。 图13是第4实施方式的结果示意图。图14是能够用于本专利技术的实施方式的其他类型的等离子体蚀刻装 置的概略示意图。图15是能够用于本专利技术的实施方式的另一其他类型的等离子体蚀 刻装置的概略示意图。符号说明10腔室(处理容器) 16基座(下部电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体蚀刻方法，其特征在于：使用如下等离子体蚀刻装置，该等离子体蚀刻装置为，在内部可真空排气的处理容器内，设置有用作基板的载置台的下部电极和与下部电极相向而形成的上部电极，向所述上部电极或下部电极施加等离子体生成用的相对为高频 率的高频电力，向所述下部电极施加偏压用的相对为低频率的高频电力，向所述上部电极施加直流电压，使供给至所述处理容器内的处理气体等离子体化并进行等离子体蚀刻；并且，对形成在基板上的氧化膜通过硬掩模层进行等离子体蚀刻，包括如下工序 ：将依次形成有蚀刻对象的氧化膜、硬掩模层、图案化后的光刻胶的基板搬入所述处理容器内，载置在所述下部电极上的工序，向所述处理容器内供给含有Ｃ↓［ｘ］Ｆ↓［ｙ］、Ｃ↓［４］Ｆ↓［８］、稀有气体、Ｏ↓［２］的处理气体的工序，其中ｘ 为３以下的整数、ｙ为８以下的整数，向所述上部电极或所述下部电极施加高频电力，生成所述处理气体的等离子体的工序，向所述下部电极施加偏压用的高频电力的工序，以及向所述上部电极施加直流电压的工序。

【技术特征摘要】
JP 2006-7-19 2006-1969271.一种等离子体蚀刻方法，其特征在于使用如下等离子体蚀刻装置，该等离子体蚀刻装置为，在内部可真空排气的处理容器内，设置有用作基板的载置台的下部电极和与下部电极相向而形成的上部电极，向所述上部电极或下部电极施加等离子体生成用的相对为高频率的高频电力，向所述下部电极施加偏压用的相对为低频率的高频电力，向所述上部电极施加直流电压，使供给至所述处理容器内的处理气体等离子体化并进行等离子体蚀刻；并且，对形成在基板上的氧化膜通过硬掩模层进行等离子体蚀刻，包括如下工序将依次形成有蚀刻对象的氧化膜、硬掩模层、图案化后的光刻胶的基板搬入所述处理容器内，载置在所述下部电极上的工序，向所述处理容器内供给含有CxFy、C4F8、稀有气体、O2的处理气体的工序，其中x为3以下的整数、y为8以下的整数，向所述上部电极或所述下部电极施加高频电力，生成所述处理气体的等离子体的工序，向所述下部电极施加偏压用的高频电力的工序，以及向所述上部电极施加直流电压的工序。2. —种等离子体蚀刻方法，其特征在于-使用如下等离子体蚀刻装置，该等离子体蚀刻装置为，在内部可 真空排气的处理容器内，设置有用作基板的载置台的下部电极和与下 部电极相向而形成的上部电极，向所述下部电极施加兼作等离子体生 成用和偏压用的高频电力，向所述上部电极施加直流电压，使供给至所述处理容器内的处理气体等离子体化并进行等离子体蚀刻； 包括如下工序将依次形成有蚀刻对象的氧化膜、硬掩模层、图案化后的光刻胶 的基板搬入所述处理容器内，载置在所述下部电极上的工序，向所述处理容器内供给含有CxFy、 C4F8、稀有气体、02的处理气 体的工序，其中x为3以下的整数、y为8以下的整数， 向所述下部电极施加兼作等离子体生成用和偏压用的高频电力， 生成所述处理气体的等离子体并且施加偏压的工序，以及 向所述上部电极施加直流电压的工序。3. 如权利要求1所述的等离子体蚀刻方法，其特征在于 所述硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田幸生，佐佐木彦一郎，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]