[發明專利]蝕刻方法和等離子體處理裝置

有效

• 申請號: 201380024888.6
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN104303273B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 浦川理史
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,張會華

技術領域

本發明的實施方式涉及一種蝕刻方法和等離子體處理裝置，更詳細而言，涉及一種用于蝕刻含有多晶硅的被蝕刻層的方法以及能夠用于實施該蝕刻方法的等離子體處理裝置。

背景技術

在半導體裝置的制造工藝中，對各種半導體層進行蝕刻。作為這樣的半導體層的一種，有時使用多晶硅層。在將多晶硅層作為被蝕刻層進行蝕刻時，通常，在被蝕刻層上設置由氧化硅構成的掩模，使用該掩模進行被蝕刻層的蝕刻。這樣的蝕刻技術例如記載在專利文獻1中。

更詳細而言，在專利文獻1所述的蝕刻方法中，在作為多晶硅層的被蝕刻層上設置氧化硅層，在該氧化硅層上設置抗蝕劑掩模。接著，使用抗蝕劑掩模蝕刻氧化硅層，由此形成由氧化硅構成的掩模。接著，除去抗蝕劑掩模。之后，使用由氧化硅構成的掩模，利用腐蝕氣體的等離子體進行被蝕刻層的蝕刻。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第4722725號公報

發明內容

發明要解決的問題

近年來，隨著半導體裝置的尺寸的縮小化，形成于被蝕刻層的孔、槽這樣的形狀向微細化發展。并且，這些孔、槽的深寬比逐漸增大。即，更深的孔、槽形成于被蝕刻層。

然而，若形成于被蝕刻層的孔、槽加深，則存在這樣的問題：由氧化硅構成的掩模受到因蝕刻造成的損傷，導致掩模無法維持到蝕刻結束為止，或者，無法按期望的尺寸精度進行蝕刻。

在此背景下，要求一種能夠在多晶硅層的蝕刻中維持掩模的蝕刻方法。

用于解決問題的方案

本申請的一發明涉及一種用于蝕刻含有多晶硅的被蝕刻層的方法。該方法包括：(a)準備被處理基體的工序，該被處理基體具有被蝕刻層和設在該被蝕刻層上的掩模；(b)使用該掩模蝕刻被蝕刻層的工序。掩模具有：第1掩模部，其由多晶硅構成；第2掩模部，其由氧化硅構成，且介于該第1掩模部與被蝕刻層之間。在蝕刻被蝕刻層的工序中，向收納有被處理基體的處理容器內供給用于蝕刻被蝕刻層的第1氣體、用于除去已附著于掩模的沉積物的第2氣體和用于保護第1掩模部的第3氣體，在處理容器內生成等離子體。

在本方法中，使用具有由氧化硅構成的第2掩模部和由多晶硅構成的第1掩模部的掩模蝕刻作為多晶硅層的被蝕刻層。另外，在蝕刻被蝕刻層時，利用由第3氣體生成的自由基保護第1掩模部。因而，能夠維持掩模直到被蝕刻層的蝕刻結束為止。另外，能夠供給用于除去已附著于掩模的蝕刻副生成物、即沉積物的第2氣體。結果，能夠抑制沉積物封閉掩模的開口的情況。另外，與由第3氣體生成的自由基吸附于掩模的上部、即第1掩模部的概率相比，該自由基吸附于被蝕刻層、即孔的深部或槽的深部的概率較低。由此，能夠一邊保護第1掩模部，一邊蝕刻被蝕刻層。

在一技術方案中，也可以是，第1氣體為HBr氣體。在一技術方案中，也可以是，第2氣體為NF₃氣體。在該技術方案中，能夠利用NF₃氣體的等離子體除去因利用HBr氣體蝕刻多晶硅層而生成的蝕刻副生成物、即SiBr4。另外，在一技術方案中，也可以是，第3氣體為氧氣(O₂氣體)。由氧氣生成的氧自由基能夠使該第1掩模部的多晶硅層改性，以保護第1掩模部。

在一技術方案中，也可以是，在蝕刻被蝕刻層的工序中，第2氣體相對于第1氣體的流量比大于第2氣體與第1氣體的流量比為3：20這一規定的流量比，第3氣體的流量少于第2氣體的流量且多于第2氣體的流量的1/2。通過像這樣控制氣體流量，能夠更有效地同時實現對掩模的維持、抑制掩模開口被堵塞或該開口的尺寸變化。

另外，本申請的另一發明涉及一種能夠用于所述方法的等離子體處理裝置。該等離子體處理裝置包括處理容器、氣體供給部和用于生成等離子體的等離子體生成部件。氣體供給部用于向處理容器內供給用于蝕刻多晶硅層的第1氣體、用于除去因蝕刻多晶硅而生成的沉積物的第2氣體和用于保護多晶硅的第3氣體。所述等離子體生成部件用于使第1氣體、第2氣體和第3氣體生成等離子體。采用該等離子體處理裝置能夠一邊維持所述的掩模一邊蝕刻被蝕刻層。

在一技術方案中，也可以是，第1氣體為HBr氣體。在一技術方案中，也可以是，第2氣體為NF₃氣體。另外，在一技術方案中，也可以是，第3氣體為氧氣(O₂氣體)。