[发明专利]等离子蚀刻处理方法以及等离子蚀刻处理装置

说明书

本申请是申请号为200910142332.2、申请日为2009年5月27日、发明名称为“等离子蚀刻处理方法以及等离子蚀刻处理装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及等离子蚀刻处理方法以及等离子蚀刻处理装置，特别是涉及半导体装置制造工序所使用的等离子蚀刻处理方法以及等离子蚀刻处理装置。

背景技术

LSI(Large Scale Integrated circuit大规模集成电路)等半导体装置是通过对半导体基板实施蚀刻、以及CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相沉淀)、溅射(sputtering)等多种处理而制成的。关于蚀刻、CVD、溅射等处理，有采用了等离子体作为其能量供给源的处理方法、即、等离子蚀刻、等离子CVD、等离子溅射等。

随着近年LSI的微细化、多层配线化，在制造半导体装置的各工序中，上述等离子处理被有效利用。例如，在MOS晶体管等半导体装置的制造工序的等离子处理中，利用平行平板型等离子体、ICP(Inductively-coupled Plasma电感耦合等离子体)、ECR(Electron Cyclotron Resonance电子回旋共振)等离子体等由各种装置产生的等离子体。

在此，在日本特开2002-134472号公报(专利文献1)以及日本特开平10-261629号公报(专利文献2)上公开了一种采用ICP(电感耦合等离子体)进行等离子蚀刻处理的等离子处理装置。

专利文献1：日本特开2002-134472号公报

专利文献2：日本特开平10-261629号公报

在专利文献1中，在采用了ICP的蚀刻处理装置中，将用于产生等离子体的线圈与作为处理对象的基板之间的间隔(间隙:gap)设为80mm～1000mm、将反应气体的压力设为2.7Pa(20mTorr)～66.7Pa(500mTorr)来进行氮化硅薄膜的蚀刻。通过进行上述处理，能够进行氮化硅薄膜相对于氧化硅薄膜具有高选择比那样的等离子蚀刻处理。

另外，根据专利文献2所述，采用电感耦合等离子产生器、使至少一种以上的含氟蚀刻气体流动、在将含硅表面的温度保持在200℃的同时将压力设为1～200mTorr的范围内，进行了等离子蚀刻处理。

但是，在专利文献1以及专利文献2所示那样的等离子蚀刻处理中，是利用ICP产生等离子体的。利用ICP产生的等离子体在等离子体中的高能量电子的存在几率较高，电子温度升高。具有这样高电子温度的等离子体使在蚀刻时生成的蚀刻反应生成物、例如SiBr重新离解。于是，在半导体基板上的附近因SiBr重新离解而产生的Br再次作为腐蚀剂而有助于蚀刻、或在半导体基板上的附近产生未预期的沉积物(堆积物)。结果，产生微型加载效应、即蚀刻速度随着孔的口径或槽的缩小而下降的现象，或产生蚀刻时的疏密形状不均、或使选择比下降，从而难以在等离子蚀刻处理时进行形状控制。

特别是，在多晶硅层的等离子蚀刻处理中，反应气体采用了HBr、Cl₂、CF₄等低分子量的反应气体，虽然反应气体的离解很少影响蚀刻处理，但半导体基板上的附近位置上的蚀刻反应生成物的重新离解所产生的影响较大。上述蚀刻反应生成物的蒸汽压较低，能沿半导体基板进行流动，在半导体基板上的附近存在较多因重新离解而产生的Br等时，上述倾向更加明显。

以往，在ICP的等离子蚀刻处理装置中，为了抑制上述的微型加载效应、以及疏密形状不均、选择比的下降，必须在超低压、例如几十mTorr、几mTorr的压力条件下进行蚀刻处理。具体而言，在ICP的等离子蚀刻处理装置中，必须以20～30mTorr的压力进行蚀刻处理。另外，在上述ECR等离子体、以及平行平板型等离子体的等离子蚀刻处理装置中也同样存在该倾向，在ECR等离子体的等离子蚀刻处理装置中必须以更超低压的2～3mTorr的压力进行蚀刻处理。必须采用上述那样超低压的工艺条件即使从设备的最佳使用状态的方面等考虑，也不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在等离子蚀刻处理时能易于且适当地进行形状控制的等离子蚀刻处理方法。

本发明的另一目的在于，提供一种在等离子蚀刻处理时能易于且适当地进行形状控制的等离子蚀刻处理装置。