[发明专利]等离子体蚀刻方法及等离子体蚀刻装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体蚀刻方法及等离子体蚀刻装置，涉及能够很好地适用于含硅氧化膜的等离子体蚀刻工序，特别是高深宽比接触(HARC)蚀刻工序的等离子体蚀刻方法及等离子体蚀刻装置。

背景技术

在半导体器件的制造工序中，例如在半导体晶片(以下也称作“晶片”)或FPD基板等基板表面上形成的被蚀刻膜上，通过光刻工序形成光致抗蚀图案，将其作为掩模进行被蚀刻膜的蚀刻。这种蚀刻中使用等离子体蚀刻装置，所述等离子体蚀刻装置是在配置于处理室内的基板上形成处理气体的等离子体，通过等离子体中的离子、游离基等活性种进行蚀刻。

近年来，伴随半导体集成电路的高密度化，半导体器件的微型化也在发展，在蚀刻中也要求微细加工。另外，由于氧化膜等被蚀刻膜中形成的孔或槽，在高深宽比接触(HARC)蚀刻工序中也要求高深宽比。

形成这种深宽比大的孔或槽时，一直以来使用具有堆积性的蚀刻气体，例如C₄F₈、C₄F₆、C₅F₈等氟碳系气体作为处理气体。利用这种的蚀刻气体，则一边可以供给大量的活性种，促进由蚀刻产生的副产物、例如碳类聚合物等堆积物的堆积，一边进行被蚀刻膜的蚀刻。由此，可以提高蚀刻速率，并且能提高抗蚀剂选择比。

然而，由于上述的堆积物(沉积物)的膜厚，导致蚀刻停止，因此，为了避免这种情况，需要调节所述堆积物的膜厚。对于这种堆积物膜厚的微调节中一直以来在使用具有去除堆积物作用的O₂气体(例如，参见特开2003-264178号公报)。具体而言，通过向堆积性的蚀刻气体中加入O₂气体生成等离子体而能够一边去除过剩的堆积物调节其膜厚，一边促进蚀刻。

发明内容

今后，半导体器件的微型化要求将日益加速，随着氧化膜上形成的孔或槽的深宽比也会变大，对蚀刻速率的要求也会更高。

如上所述，如现有技术向堆积性的蚀刻气体中加入O₂气体进行等离子体蚀刻时，通过增加所述O₂气体的流量比可以进一步提高蚀刻速率。但是，进一步增加O₂气体的流量比时，被蚀刻膜的蚀刻速率超过某值时处于几乎不上升的趋势。与此相对，存在O₂气体的流量比越增加光致抗蚀图案上的蚀刻速率越增加的趋势。因此，即使O₂气体的流量比增加，当蚀刻速率超过某值时，被蚀刻膜的蚀刻速率不仅不上升，抗蚀剂选择比也下降。因此，仅增加O₂气体的流量对于将蚀刻速率和抗蚀剂选择比两者提高至高于以往水平而言是有限的。

因此，本发明人等，在使用具有堆积性的蚀刻气体进行高深宽比蚀刻时，作为一直以来使用的O₂气体的替代气体，着眼于一直以来在其他用途中使用的SF₆气体作为控制被处理基板上堆积的堆积物的气体。

SF₆气体的F(氟原子)的比率非常高，因此一直以来主要注重该点，例如用于光致抗蚀剂的干斑的抑制或处理室内的堆积物的清理等中(例如参照特开2005-72518号公报、特开2006-32721号公报)。另外，已知通常在等离子体蚀刻中存在F越多(富含氟)越能使蚀刻速率高且相反地抗蚀剂选择比下降的趋势，因此一直以来认为SF₆气体等F的比率多的气体，在要求高选择比的蚀刻工序中很难作为添加气体使用。

但是，本发明人等反复实验的结果发现，通过向属于具有堆积性的蚀刻气体的氟碳系气体中添加调节成适当流量的SF₆气体，从而与使用O₂气体作为添加气体的情况相比，可以大幅提高蚀刻速率，不仅如此，也可以一并提高抗蚀剂选择比。

本发明基于上述的发现，提供了一种等离子体蚀刻方法，所述等离子体蚀刻方法在进行高深宽比蚀刻时，使蚀刻速率和抗蚀剂选择比两者均能提高到以往以上的水平。