蝕刻被蝕刻層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及蝕刻被蝕刻層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為半導(dǎo)體裝置的一種，已知具有三維結(jié)構(gòu)的NAND型閃速存儲(chǔ)器設(shè)備。該設(shè)備具有多層膜，該多層膜由介電常數(shù)不同的兩層交替設(shè)置來形成。該設(shè)備的制造中，通過多層膜的蝕刻，在該多層膜形成有多個(gè)深洞。對于這樣的蝕刻方法，下述的專利文獻(xiàn)I中有記載。
[0003]具體而言，專利文獻(xiàn)I中記載的蝕刻方法中，在多層膜上具有無定形碳制的掩模的被處理體，被暴露于包含CH2F2氣體、N 2氣體、以及NF 3的處理氣體的等離子體中。
[0004]如專利文獻(xiàn)I中記載的蝕刻方法，在被蝕刻層上形成深洞這樣的多個(gè)開口的蝕刻方法中，為了提高劃分出該開口的壁面的垂直性，將該壁面、掩模的表面利用等離子體反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行保護(hù)，并且進(jìn)行多層膜的蝕刻。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:美國專利申請公開第2013/0059450號說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

_8] 發(fā)明要解決的問題
[0009]但是，為了在被蝕刻層上形成多個(gè)開口，即使使用上述的現(xiàn)有的蝕刻方法，多個(gè)開口的寬度相互之間也是不同的。因此，需要使在被蝕刻層形成的多個(gè)開口的寬度的差異降低。
[0010]用于解決問題的方案
[0011 ] 在一個(gè)方案中，提供對被蝕刻層進(jìn)行蝕刻的方法。該方法包括:(a)在設(shè)置于被蝕刻層上的包含有機(jī)膜的掩模層上使等離子體反應(yīng)產(chǎn)物沉積的工序(以下，稱為“第I工序”)、和(b)在第I工序之后對被蝕刻層進(jìn)行蝕刻的工序(以下，稱為“第2工序”)。掩模層具有粗區(qū)域和密區(qū)域。在粗區(qū)域形成多個(gè)開口。密區(qū)域包圍粗區(qū)域且掩模在該密區(qū)域比在粗區(qū)域密集地存在。粗區(qū)域包含第I區(qū)域和第2區(qū)域。第2區(qū)域?yàn)楸鹊贗區(qū)域更接近密區(qū)域的區(qū)域。該方法的第I工序中，第I區(qū)域中的開口的寬度比在第2區(qū)域中的開口的寬度變窄。
[0012]—般而言，使等離子體反應(yīng)產(chǎn)物沉積且對被蝕刻層進(jìn)行蝕刻時(shí)，與掩模密集地設(shè)置的密區(qū)域接近的第2區(qū)域和其正下方的被蝕刻層內(nèi)的區(qū)域，比遠(yuǎn)離密區(qū)域的第I區(qū)域和其正下方的被蝕刻層內(nèi)的區(qū)域附著更多等離子體反應(yīng)產(chǎn)物。因此，第2區(qū)域的正下方的被蝕刻層內(nèi)的區(qū)域中形成的開口的寬度小。另一方面，根據(jù)上述的方案所述的方法，通過第I工序的實(shí)行，第I區(qū)域中的開口的寬度比第2區(qū)域中的開口的寬度變窄。并且在這之后，在第2工序中，使等離子體反應(yīng)產(chǎn)物沉積且對被蝕刻層進(jìn)行蝕刻時(shí)，在第I區(qū)域的正下方的被蝕刻層內(nèi)的區(qū)域形成的開口的寬度與在第2區(qū)域的正下方的被蝕刻層內(nèi)的區(qū)域形成的開口的寬度的差異變小。例如，在第I區(qū)域的正下方的被蝕刻層內(nèi)的區(qū)域形成的開口的寬度與在第2區(qū)域的正下方的被蝕刻層內(nèi)的區(qū)域形成的開口的寬度實(shí)質(zhì)上是相同的。因此，根據(jù)該方法，能夠降低在被蝕刻層形成的多個(gè)開口的寬度的差異。
[0013]—個(gè)方式的第I工序中，生成混合氣體的等離子體，所述混合氣體包含含氧氣體和/或含氫氣體、以及含硅氣體。第I工序中使用的混合氣體在含硅氣體之外包含含氧氣體的情況下，生成作為在掩模層上沉積的等離子體反應(yīng)產(chǎn)物的氧化硅，在與形成掩模的材料的反應(yīng)中，密區(qū)域中比粗區(qū)域中消耗了更多的氧的活性種，因此在接近該密區(qū)域的第2區(qū)域的附近生成的氧化硅的量，少于遠(yuǎn)離密區(qū)域的第I區(qū)域的附近生成的氧化硅的量。因此，通過第I工序的實(shí)行，第I區(qū)域的開口的寬度變得比第2區(qū)域的開口的寬度狹窄。同樣地，第I工序中使用的混合氣體在含硅氣體之外包含含氫氣體的情況下，生成SiH作為在掩模層上沉積的等離子體反應(yīng)產(chǎn)物，在與形成掩模的材料的反應(yīng)中，密區(qū)域中比粗區(qū)域中消耗了更多氫的活性種，因此在接近該密區(qū)域的第2區(qū)域的附近生成的SiH的量，少于遠(yuǎn)離密區(qū)域的第I區(qū)域的附近生成的SiH的量。因此，通過第I工序的實(shí)行，第I區(qū)域的開口的寬度變得比第2區(qū)域的開口的寬度狹窄。
[0014]—個(gè)方式中，含硅氣體可以包含SiCl4S SiF4。一個(gè)方式中，含氧氣體可以為02氣體。一個(gè)方式中，含氫氣體可以為經(jīng)氣體。另外，一個(gè)方式中，含氫氣體可以為CH4氣體。
[0015]—個(gè)方式中，被蝕刻層可以為由氧化硅制的第I電介質(zhì)膜和氮化硅制的第2電介質(zhì)膜交替層疊而形成的多層膜。
[0016]一個(gè)方式的第2工序中，生成包含氫氣、溴化氫氣體、以及三氟化氮?dú)怏w且包含烴氣體、氟代烴氣體、以及碳氟化合物氣體之中的至少一種的處理氣體的等離子體。第2工序中使用的處理氣體，特別地包含碳和氫。另外，該處理氣體中包含較多原子數(shù)的氫。由此，在第2工序的蝕刻中，包含碳且具有高硬度的保護(hù)膜在掩模層的表面上形成。結(jié)果，能夠維持掩模層的形狀直至蝕刻結(jié)束時(shí)。即，能夠改善掩模選擇比。
[0017]一個(gè)方式中，氟代烴氣體可以為CH2F2氣體、CH 3F氣體或CHF3氣體。
[0018]另外，一個(gè)方式中，有機(jī)膜可以為無定形碳膜。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]如以上說明的那樣，能夠降低在被蝕刻層形成的多個(gè)開口的寬度的差異。
【附圖說明】
[0021]圖1為顯示對被蝕刻層進(jìn)行蝕刻的方法的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。
[0022]圖2為一個(gè)例子所述的被處理體的剖面圖。
[0023]圖3為示出在圖1所示的方法的實(shí)施前、以及在圖1所示的方法的各工序的實(shí)行后的被處理體的狀態(tài)的平面圖。
[0024]圖4為示出在圖1所示的方法的第I工序的實(shí)行后的被處理體的狀態(tài)的剖面圖。
[0025]圖5為示出在圖1所示的方法的第2工序的實(shí)行后的被處理體的狀態(tài)的剖面圖。
[0026]圖6為示意地示出等離子體處理裝置的一個(gè)例子的圖。
[0027]圖7為詳細(xì)地示出圖6所示的調(diào)節(jié)閥組、流量控制器組、以及氣體源組的圖。
[0028]附圖標(biāo)iP,說曰月
[0029]10…等離子體處理裝置、12...處理容器、H)…載置臺(tái)、16...下部電極、18b…靜電卡盤、30...上部電極、40…氣體源組、42...調(diào)節(jié)閥組、44…流量控制器組、50...排氣裝置、62...第I高頻電源、64...第2高頻電源、Cnt...控制單元、W…晶圓、ML...掩模層、RC…粗區(qū)域、RD…密區(qū)域、Rl…第I區(qū)域、R2…第2區(qū)域、MO…開口、DP…沉積物、EL…被蝕刻層、EO…開口、
PF…保護(hù)膜。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，參照附圖針對各種的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。需要說明的是，在各附圖中對于相同或相當(dāng)?shù)牟糠指揭韵嗤姆枴?br>[0031]圖1為示出對被蝕刻層進(jìn)行蝕刻的方法的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。圖1所示的方法MT包括:在掩模層上使等離子體反應(yīng)產(chǎn)物沉積的第I工序ST1、和對被蝕刻層進(jìn)行蝕刻的第2工序ST2。該方法MT可以適用于例如圖2和圖3的(a)所示的被處理體(以下，有時(shí)稱為“晶圓W”)。圖2為一個(gè)例子所述的被處理體的剖面圖。圖3為示出在圖1所示的方法的實(shí)施前、和在圖1所示的方法的各工序的實(shí)行后的被處理體的狀態(tài)的平面圖。需要說明的是，在圖3中示出了將晶圓W從掩模層ML的上方觀察的平面圖。
[0032]如圖2所示，晶圓W具有被蝕刻層EL和掩模層ML。一個(gè)實(shí)施方式中，晶圓W進(jìn)一步具有基底層UL0該實(shí)施方式中，晶圓W的基底層UL上具有被蝕刻層EL，在該被蝕刻層EL上具有掩模層ML。
[0033]被蝕刻層EL為蝕刻對象的層，為要轉(zhuǎn)印掩模層ML的圖案的層。一個(gè)實(shí)施方式中，被蝕刻層EL為多層膜，該多層膜包含交替層疊的第I電介質(zhì)膜LI和第2電介質(zhì)膜L2。例如，第I電介質(zhì)膜LI由氧化娃形成，第2電介質(zhì)膜L2由氮化娃形成。另外，第I電介質(zhì)膜LI的厚度例如為5nm?50nm，第2電介質(zhì)膜L2的厚度例如為1nm?75nm。另外，被蝕刻層EL具有24個(gè)層疊膜對，所述24個(gè)層疊膜對分別包含第I電介質(zhì)膜L1、和在該第I電介質(zhì)膜LI的上方形成的第2電介質(zhì)膜L2。
[0034]掩模層ML由有機(jī)膜形成。該有機(jī)膜例如為無定形碳膜。如圖2和圖3的(a)所示，掩模層ML具有粗區(qū)域RC和密區(qū)域RD。粗區(qū)域RC被密區(qū)域RD包圍。在粗區(qū)域RC中形成了多個(gè)開口 MO。多個(gè)開口 MO使被蝕刻層EL露出。另外，掩模