[发明专利]等离子处理方法以及等离子处理装置

说明书

本发明提供等离子处理方法及其处理装置，在对使用了含硼的无定形碳膜的层叠膜进行蚀刻时，通过实现高选择比、高蚀刻速率而能够进行连贯加工，通过简化掩模成膜工序来实现包括前后工序在内的高处理量化，进而具有垂直加工的形状控制性。本发明是通过对具有含硼的无定形碳膜的层叠膜进行等离子蚀刻来形成掩模的等离子处理方法，其特征在于，使用氧气、含氟气体、卤素气体和四氟化硅气体的混合气体或者氧气、含氟气体、卤素气体和四氯化硅气体的混合气体来对所述含硼的无定形碳膜进行等离子蚀刻。

技术领域

本发明涉及使用与半导体制造相关的等离子来对样品进行处理的等离子处理方法及其装置。

背景技术

在具有三维结构的闪速存储器(3D-NAND等)的栅极制造工序中，伴随着器件的大容量化，如专利文献1公开的那样，多晶硅膜与硅氧化膜的配对层总数不断增加到48层、72层、96层、120层，等离子蚀刻加工的高纵横比化正在进展中。

过去以来，在对这些层叠膜进行蚀刻时，将图案形成后的光致抗蚀剂膜(PR)、防反射膜(Bottom Anti-Reflection Coat：BARC)和无定形碳膜(Amorphous Carbon Layer：ACL，以下称作ACL膜)的层叠膜作为蚀刻掩模来使用，但是伴随着高纵横比化，无定形碳膜的掩模的厚度不足逐渐明显化了。

因此，在ACL膜中掺杂(含有)硼元素(B)，采用含有使耐等离子性得到提升的硼的B-Doped ACL膜。在对现有的ACL膜进行蚀刻时，以氧为主体，使用添加了COS、氮或者用氩、氦稀释了的等离子来将抗蚀剂的图案转印到ACL膜，但是很难用该气体系列对含有10到40％程度的硼的B-Doped ACL膜进行蚀刻。

为了解决该问题，在专利文献2中公开了通过使晶片台的温度成为 100℃以上从而增加硼的反应生成物的挥发性来进行蚀刻的方式，并且在专利文献3中公开了如下方法：通过使用CH₄、Cl₂、SF₆、O₂的混合气体形成氟化硼来增加反应生成物挥发性，并且用Cl₂、CH₄来控制加工垂直性，由此在10～30℃的常温下进行蚀刻。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2015-144158号公报

专利文献2：JP特开2014-007370号公报

专利文献3：US2015/0064914 A1

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献2公开的方法中，在对PR/BARC/SiON/B-doped ACL的掩模结构的样本进行蚀刻时，光致抗蚀剂膜由于高温而碳化，从而图案会受损。另外，由于在下层的硅/硅氧化膜的配对层的蚀刻时需要在50℃以下的低温侧进行蚀刻，因此不能在同一反应室进行从掩模到基底膜的蚀刻 (所谓的连贯处理)。即使进行了连贯处理，也会出现温度等待时间长从而蚀刻处理的处理量降低这样的问题。

另外，在专利文献3公开的方法中，由于与现有的ACL膜的蚀刻时相比，对硅氮氧化膜选择比更小，因此在使用现有的ACL膜蚀刻时所需的30-40nm厚度的硅氮氧化膜的情况下，会出现如下问题：蚀刻不能到达下层的SiO₂膜，或者在蚀刻推进中从硅氮氧化膜的开口部之时起产生逐渐后退的刻面(faceting)。

为了避免这些问题而不得不采用加厚硅氮氧化膜的方法，但是掩模成膜工序中的处理量会大幅降低，进而出现使CoO(Cost of Owership)大幅增加的问题。