[發(fā)明專(zhuān)利]等離子體處理方法和等離子體處理裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380030520.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104364886A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成重和樹(shù);佐藤孝紀(jì);佐藤學(xué)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/3065
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/3065;H01L21/3213;H01L21/336;H01L21/768;H01L21/8247;H01L27/115;H01L29/788;H01L29/792
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用掩模對(duì)形成在被處理基板上的多層膜進(jìn)行蝕刻的等離子體處理方法和等離子體處理裝置。

背景技術(shù)

3D-NAND閃存等的三維疊層半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，具備將不同種類(lèi)的層交替疊層多層而形成的疊層膜(例如，參考下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。該疊層膜上形成有貫通到基底膜的深的凹部(孔或溝道)，該深的凹部的形成使用等離子體蝕刻。

對(duì)這樣的多層膜進(jìn)行蝕刻的等離子體處理中，對(duì)每個(gè)構(gòu)成疊層膜的種類(lèi)不同的層進(jìn)行蝕刻，因此，疊層數(shù)越多，蝕刻次數(shù)越增大，生產(chǎn)率降低。因此，為了對(duì)種類(lèi)不同的層進(jìn)行蝕刻需要使用包含全部各種氣體的處理氣體，對(duì)疊層膜進(jìn)行等離子體蝕刻，由此，在一個(gè)等離子體蝕刻中遍及不同種類(lèi)的層形成貫通的凹部。如上述方式對(duì)疊層膜進(jìn)行蝕刻時(shí)，在疊層膜上形成用于在疊層膜上形成凹部的開(kāi)口部被圖案化而成的掩模層，將該掩模層作為掩模對(duì)疊層膜進(jìn)行蝕刻。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2009-266944號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明想要解決的技術(shù)問(wèn)題

但是，在這樣的疊層膜上，包含利用用于對(duì)該疊層膜進(jìn)行蝕刻的處理氣體容易蝕刻的層(例如，氮化硅(SiN)層)。在對(duì)具有這樣的SiN層的多層膜進(jìn)行蝕刻的情況下，也能夠使用與疊層膜相同的處理氣體，但是存在隨著蝕刻從SiN層進(jìn)行到疊層膜，產(chǎn)生形成的凹部上露出的SiN層的側(cè)面也被蝕刻的問(wèn)題。

該SiN層側(cè)面的蝕刻，以開(kāi)口寬度朝向SiN層的深度方向逐漸變大的方式被蝕刻。因此，從SiN層到疊層膜形成的凹部例如弓形那樣的蝕刻形狀異常。

在此，本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種對(duì)包含SiN層的多層膜進(jìn)行等離子體蝕刻時(shí)，能夠抑制蝕刻形狀異常的等離子體處理方法等。

用于解決技術(shù)課題的技術(shù)方案

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種等離子體處理方法，其特征在于：在處理室內(nèi)相對(duì)地設(shè)置上部電極和下部電極，在上述下部電極上配置被處理基板，對(duì)上述下部電極施加27MHz以上60MHz以下的等離子體生成用高頻電力并且施加380kHz以上1MHz以下的偏置用高頻電力而生成處理氣體的等離子體，由此，以被圖案化的掩模層作為掩模，對(duì)形成在上述被處理基板上的多層膜進(jìn)行等離子體蝕刻，上述多層膜包括：由相對(duì)介電常數(shù)不同的第一膜和第二膜交替疊層而成的疊層膜；和形成在該疊層膜上的氮化硅層，將包含由含溴氣體、含氯氣體、含碘氣體中的一種或兩種以上組成的氣體和氟碳化合物類(lèi)氣體的處理氣體導(dǎo)入上述處理室內(nèi)，執(zhí)行多次等離子體蝕刻，由此，進(jìn)行從上述氮化硅層到上述疊層膜逐漸形成凹部的蝕刻處理，此時(shí)，在規(guī)定的時(shí)刻以規(guī)定的流量比向上述處理氣體添加上述含硼氣體，由此，在上述凹部露出的上述氮化硅層的側(cè)壁上形成保護(hù)膜并對(duì)上述疊層膜進(jìn)行蝕刻。

為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供一種等離子體處理裝置，其特征在于：通過(guò)在上述處理室內(nèi)生成處理氣體的等離子體，以被圖案化的掩模層作為掩模對(duì)被處理基板上形成的多層膜進(jìn)行等離子體蝕刻，上述等離子體處理裝置包括：設(shè)置在上述處理室內(nèi)的上部電極；下部電極，其與上述上部電極相對(duì)地設(shè)置，配置形成有上述多層膜的上述被處理基板，其中，上述多層膜包括由相對(duì)介電常數(shù)不同的第一膜和第二膜交替疊層而成的疊層膜和形成在該疊層膜上的氮化硅層；對(duì)上述下部電極施加27MHz以上60MHz以下的等離子體生成用高頻電力的第一高頻電源；對(duì)上述下部電極施加380kHz以上1MHz以下的偏置用高頻電力的第二高頻電源；和控制部，其將包含由含溴氣體、含氯氣體、含碘氣體中的一種或兩種以上組成的氣體和氟碳化合物類(lèi)氣體的處理氣體導(dǎo)入上述處理室內(nèi)，從上述第一高頻電源對(duì)上述下部電極施加等離子體生成用高頻電力，并且從上述第二高頻電源對(duì)上述下部電極施加偏置用高頻電力，從上述氮化硅層到上述疊層膜逐漸形成凹部，進(jìn)行從上述氮化硅層到上述疊層膜逐漸形成凹部的蝕刻處理，上述控制部進(jìn)行控制，使得在上述蝕刻處理時(shí)，在規(guī)定的時(shí)刻以規(guī)定的流量比向上述處理氣體添加上述含硼氣體，由此，在上述凹部露出的上述氮化硅層的側(cè)壁上形成保護(hù)膜并進(jìn)行上述疊層膜的蝕刻。

此外，優(yōu)選上述含硼氣體至少在最初的等離子體蝕刻中導(dǎo)入。這種情況下，可以為從最初的等離子體蝕刻到規(guī)定次數(shù)的等離子體蝕刻中導(dǎo)入，也可以為從最初的等離子體蝕刻到全部次數(shù)的等離子體蝕刻中導(dǎo)入。

此外，上述含硼氣體的流量比可以隨著上述疊層膜的蝕刻進(jìn)行而逐漸減少。這種情況下，使含硼氣體的流量比減少的時(shí)刻為每規(guī)定次數(shù)的上述等離子體蝕刻。