[发明专利]等离子体蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用包括含氮气体的处理气体的等离子体对半导体晶片等的被处理体实施蚀刻处理的方法，以及使用该方法的装置。

背景技术

在半导体器件的制造工艺中，对被处理基板即半导体晶片实行成膜处理、改性处理、氧化扩散处理、蚀刻处理等各种处理。在其中的蚀刻处理中，为了提高精度，以规定图形的抗蚀剂作为掩模并利用等离子体实行蚀刻的等离子体蚀刻处理被用得越来越频繁。

近年来，钨(W)、硅化钨(WSi)、氮化钨(WN)等含钨膜越来越频繁地被作为MOS型半导体的栅电极使用。在形成这种栅电极时，首先，在硅基板上依次形成栅极氧化膜、多晶硅膜、含钨膜，在此基础上，准备半导体晶片，该半导体晶片具有形成了图形化的蚀刻掩模的结构。然后，在该半导体晶片上，通过蚀刻含钨膜形成栅电极。

目前，在含钨膜的蚀刻中，使用Cl₂、HCl、SiCl₄等的氯系气体或CF₄或SF₆等氟系气体。并且，为了提高其与基底的选择性，采用向这些气体添加O₂的方法(例如，日本特开2004-39935号公报，特开2000-235970号公报)。

然而，在蚀刻含钨膜、形成栅电极时，蚀刻的形状性以及与基底的选择性就变得重要。于是，伴随着最近对半导体器件的进一步微细化以及高密度化的要求，蚀刻形状性和相对于基底的选择比也被要求进一步改善。

然而，氯系气体的反应性低，为了得到所期望的蚀刻形状性(垂直形状性)，不得不将半导体晶片加热到高温，因此不合适。另外，在使用氟系气体的情况下，形状性虽然良好，但是对基底的蚀刻选择比不充分。如此，在现有技术中，很难兼得蚀刻的形状性和相对于基底的选择性。

发明内容

本发明鉴于上述的问题而提出，目的在于，在确保良好的形状性以及相对于基底的高选择比的同时，能够对蚀刻对象膜、特别是在含硅膜上形成的含钨膜实行蚀刻，并且不用加热到高温。

为了解决这个课题，本发明的第一观点提供了一种蚀刻方法，其对被处理体实施使用处理气体的等离子体的蚀刻处理，该被处理体包括：基板、在该基板上形成的基底膜以及在该基底膜上形成的蚀刻对象膜，该蚀刻方法的特征在于：使用主蚀刻气体和含氮气体作为上述处理气体，在从上述等离子体的发光光谱求出的N₂⁺的强度与N₂的强度的比N₂⁺/N₂为0.6以上的条件下，进行蚀刻。

并且，从同样的观点，提供了一种蚀刻方法，其对被处理体实施使用处理气体的等离子体的蚀刻处理，该被处理体包括：基板、在该基板上形成的由含硅膜构成的基底膜以及在该基底膜上形成的由含钨膜构成的蚀刻对象膜，该蚀刻方法的特征在于：使用含氯气体、含氧气体、以及含氮气体作为上述处理气体，在从上述等离子体的发光光谱求出的N₂⁺的强度与N₂的强度的比N₂⁺/N₂为0.6以上的条件下，进行蚀刻。

能够使用Cl₂作为含氯气体，使用O₂作为含氧气体，使用N₂作为含氮气体。

并且，能够使用多晶硅膜作为上述含硅膜，使用钨膜或者氮化钨膜和钨膜的层叠体作为上述含钨膜。

能够使用利用微波而生成的等离子体作为上述等离子体。这种情况下，优选利用从平面天线放射出的微波生成等离子体，并且能够使用径向线缝隙天线(RLSA)作为优选的平面天线。

另外，利用从径向线缝隙天线放射出的电力为2000W以上的微波，将供给处理容器内的上述处理气体等离子体化，并且，优选在供给上述处理容器内的上述处理气体中，上述N₂气相对于上述Cl₂气的流量的比率为200％以上。

本发明的第二观点提供了一种蚀刻装置，其对被处理体实施使用处理气体的等离子体的蚀刻处理，该被处理体包括：基板、在该基板上形成的基底膜以及在该基底膜上形成的蚀刻对象膜，该蚀刻装置的特征在于，包括：

收容上述被处理体的处理容器；

气体供给系统，其分别调整作为上述处理气体的主蚀刻气体以及含氮气体的流量，并将这些气体供给上述处理容器内；

等离子体生成系统，其在上述处理容器内生成等离子体；