[發明專利]等離子體蝕刻方法

有效

• 申請號: 200910129588.X
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101552186A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 本田昌伸;中山博之;佐藤學
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/3065;H01L21/311;H01L21/3213
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍 淳

技術領域

本發明涉及使用等離子體對被處理基板實施干式蝕刻加工的等離 子體蝕刻方法和計算機能夠讀取的存儲介質。

背景技術

在半導體器件或FPD(Flat?Panel?Display：平板顯示器)的制造工 藝中使用的蝕刻是，將利用平板印刷技術形成的抗蝕劑圖案作為掩模， 將被處理基板(半導體晶片、玻璃基板等)的表面的膜加工為期望的 電路圖案。在現有技術中，在單片式的蝕刻中，大多使用電容耦合型 的等離子體蝕刻裝置。

一般地，電容耦合型的等離子體蝕刻裝置，在構成為真空腔室的 處理容器內平行地配置有上部電極和下部電極，在下部電極之上載置 被處理基板，在兩電極間施加高頻。這樣，在兩電極間通過高頻電場 被加速的電子、從電極釋放出的電子、或者被加熱的電子與處理氣體 的分子發生電離沖撞，生成處理氣體的等離子體，通過等離子體中的 自由基、離子對基板表面實施期望的精細加工例如蝕刻加工。

在等離子體蝕刻中所要求的蝕刻加工的形狀、尺寸精度與半導體 元件的精細化相配合而變得越來越嚴格。在現有技術中，在蝕刻工藝 中在蝕刻的同時在圖案和抗蝕劑的側壁堆積或者形成的膜(deposition： 沉積)作為所謂的側壁保護膜在蝕刻截面形狀的控制中被利用。當使 沉積的速率較高時，圖案側壁被保護不受中性的反應活性種、離子沖 擊的影響，難以產生底切(under?cut)、弧狀彎曲形狀(bowing?shape)。 可是，當沉積速率過大時，蝕刻速率降低，錐形(taper：逐漸變細的 錐狀)的頂部過細、和蝕刻反應停止的原因，而且，如果蝕刻時間延 長則抗蝕劑的后退或者膜減損變大，結果尺寸精度降低。

因此，為了防止不希望的弧狀彎曲形狀或者錐形的產生，提高各 向異性加工的精度，需要巧妙地協調蝕刻優先的工藝和沉積優先的工 藝。為此，在現有技術中，采用根據蝕刻氣體的化學性質將一次的連 續的蝕刻工藝分割為多個步驟，將對腔室內供給促進蝕刻的蝕刻劑氣 體的蝕刻優先的步驟、和對腔室內供給促進沉積的蝕刻劑氣體的沉積 優先的步驟按時間序列組合的多步驟的方法。

但是，如上所述在多個步驟切換蝕刻氣體的現有技術的多步驟法 需要多個氣體供給源，因此蝕刻裝置規模變大，而且，蝕刻促進工藝 和沉積促進工藝之間的過渡在步驟上是不連續地進行的，因此，容易 在圖案側壁產生臺階，難以任意且精細地控制蝕刻形狀。

【專利文獻1】日本特表平7-503815

發明內容

本發明鑒于上述現有技術的問題而完成，其目的是提供使用電容 耦合型的等離子體蝕刻裝置能夠任意且精細地控制蝕刻形狀的等離子 體蝕刻方法和計算機能夠讀取的存儲介質。

為了達成上述目的，本發明的第一觀點提供一種等離子體蝕刻方 法，其在能夠抽真空的處理容器內隔開規定的間隔平行地配置第一電 極和第二電極，與上述第一電極相對地由第二電極支承被處理基板， 將上述處理容器內真空排氣至規定的壓力，向上述第一電極與上述第 二電極之間的處理空間供給期望的蝕刻氣體，向上述第一電極或者第 二電極施加第一高頻，在上述處理空間生成上述蝕刻氣體的等離子體， 在上述等離子體下蝕刻上述基板的表面的被加工膜，該等離子體蝕刻 方法的特征在于：在蝕刻處理中，對在上述處理容器內離開上述基板 的位置與上述等離子體中的反應種進行反應而被蝕刻的規定的部件施 加直流電壓，在至少將與上述蝕刻氣體相關的工藝參數保持一定的規 定的蝕刻工藝中，根據預先設定的時間-電壓函數使上述直流電壓在 時間軸上可變，使得對于上述被加工膜能夠獲得期望的蝕刻特性。

在蝕刻工藝中，在處理容器內，基板表面的被加工膜被蝕刻，另 一方面，直流施加部件的表面也被同一等離子體蝕刻，雙方都消耗等 離子體中的反應種。在本發明中，使施加在直流施加部件上的直流電 壓根據預先設定的時間-電壓的函數在時間軸上時時刻刻地連續可 變，由此使直流施加部件表面的反應種的消耗量也時時刻刻地連續可 變，作為其的反映，對被加工膜的蝕刻特性(例如蝕刻速率)也時時 刻刻地連續可變。由此，在一個步驟的蝕刻工藝的整個過程中，能夠 在保持蝕刻氣體的種類、流量一定的狀態下，對促進蝕刻的工藝和促 進沉積的工藝的強弱關系連續地或者模擬地、且高速地進行可變控制， 進而能夠任意且精細地控制蝕刻形狀。