蚀刻方法及等离子体处理装置与流程

1.本公开涉及蚀刻方法以及等离子体处理装置。


背景技术：

2.专利文献1公开将高深宽比的孔、槽等开口进行蚀刻的技术。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016
‑
122774号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.本公开提供提高掩膜选择比，并且抑制形成于被蚀刻膜的各开口的形状产生差异的技术。
8.用于解决课题的方案
9.根据本公开的一方式，可提供一种蚀刻方法，其特征在于，包括下述工序：工序(a)，准备基板，所述基板具有第1膜和第2膜交替地层叠而成的层叠膜、以及上述层叠膜上的掩膜，以及工序(b)，通过包含含有碳和氟的气体的处理气体的等离子体，对上述层叠膜进行蚀刻，上述含有碳和氟的气体具有c的不饱和键和cf3基。
10.发明的效果
11.根据一侧面，能够提高掩膜选择比，并且抑制形成于被蚀刻膜的各开口的形状产生差异。
附图说明
12.图1为表示实施方式涉及的等离子体处理装置的一例的截面示意图。
13.图2为表示实施方式涉及的蚀刻方法的一例的图。
14.图3为表示作为实施方式涉及的被蚀刻膜的层叠膜和掩膜结构的图。
15.图4为表示实施方式涉及的开口部的一例的图。
16.图5为表示蚀刻的问题的一例的图。
17.图6为用于说明开口部的蚀刻的机理的图。
18.图7为利用附着系数表示相对于被蚀刻膜的开口部，自由基到达的深度的一例的图。
19.图8为表示气体种类与掩膜上的沉积物附着位置的关系的一例的图。
20.图9为表示实施方式涉及的前体的生成和基板上的表面反应模型的图。
21.图10为表示实施方式涉及的各个气体种类的结构的图。
22.图11为表示实施方式涉及的掩膜选择比以及图案的中心部分与周边部分的深度差的图。
23.图12为表示实施方式涉及的掩膜选择比以及层叠膜的蚀刻速率的图。
24.图13为表示层叠膜的蚀刻速率相对于实施方式涉及的基板的表面温度，以及掩膜选择比相对于实施方式涉及的基板的表面温度的图。
25.图14为表示实施方式涉及的各个气体种类的掩膜选择比和层叠膜的蚀刻速率的表。
具体实施方式
26.在蚀刻工艺中，多个孔(或线)使用被图案形成的掩膜，进行被蚀刻膜的蚀刻。此时，被图案形成的孔(或线)在一定区域中，密集地形成，但是在蚀刻结束后，该区域的中心部分和周边部分中，蚀刻深度会产生差异。(inner
‑
outer loading现象)该现象在掩膜的选择比高，即，沉积性高的条件下成为显著的问题，成为电路不良的原因。因此，要求图案的中心部分和周边部分的掩膜正面宽度尺寸成为相同的蚀刻方法。另外，所谓掩膜选择比，是指被蚀刻膜的蚀刻速率相对于蚀刻工艺中的掩膜的蚀刻速率(掩膜e/r)的比率。
27.本实施方式为由包含含有氢的气体以及含有碳和氟的气体的气体生成等离子体，通过生成的等离子体，将氧化硅膜(siox)和氮化硅膜(sin)的层叠膜(on层)进行蚀刻的方法，上述含有碳和氟的气体包含具有c的双键和cf3基的多元氢氟烃气体。
28.供给至掩膜图案的各个疏密区域的活性种、生成的反应生成物的量产生差异，图案区域的中心部分与外周部分的正面宽度的关键尺寸(critical dimension)(cd)尺寸不同。由此，被蚀刻膜的蚀刻后的形状会产生差异。因此，尽量使用附着于掩膜的沉积物变得均匀并且垂直那样的碳气体。由氢氟烃气体生成的自由基与由氟碳气体生成的自由基相比附着系数高，越是高分子附着系数越大。c的双键有助于在掩膜上沉积，cf3基有助于确保on层的蚀刻速率(on e/r)，因此获得高掩膜选择比。
29.根据本实施方式涉及的蚀刻方法，能够抑制形成于被蚀刻膜的各开口的形状产生差异。
30.以下，参照附图对于具体实施方式进行说明。在各附图中，同一构成部分附上同一符号，有时省略重复的说明。
31.[等离子体处理装置]
[0032]
首先，对于本实施方式涉及的蚀刻方法所使用的等离子体处理装置1的一例，一边参照图1一边进行说明。图1为表示实施方式涉及的等离子体处理装置1的一例的截面示意图。图1所示的等离子体处理装置1为容量结合型的装置。
[0033]
等离子体处理装置1具有腔室10。腔室10在其中提供内部空间10s。腔室10包含腔室主体12。腔室主体12具有大致圆筒形状。在腔室主体12的内侧提供内部空间10s。腔室主体12由例如铝形成。在腔室主体12的内壁面上，设置有具有耐腐蚀性的膜。具有耐腐蚀性的膜由氧化铝(aluminum oxide)、氧化钇这样的陶瓷形成，可以为被阳极氧化处理的氧化膜。
[0034]
在腔室主体12的侧壁形成有通路12p。基板w在内部空间10s与腔室10的外部之间被运输时，通过通路12p。通路12p能够通过闸阀12g进行开闭。闸阀12g沿腔室主体12的侧壁来设置。
[0035]
在腔室主体12的底部上设置有支承部13。支承部13具有大致圆筒形状，由绝缘材料形成。支承部13在内部空间10s中从腔室主体12的底部向上方延伸。在支承部13上，设置
有包围基板的周围的边缘环25(也称为聚焦环)。边缘环25具有大致圆筒形状，可以由硅等形成。
[0036]
等离子体处理装置1进一步具备载置台14。载置台14被支承部13所支承。载置台14设置于内部空间10s。载置台14在腔室10内，即内部空间10s中，以支承基板w的方式构成。
[0037]
载置台14具有下部电极18和一个例示的实施方式涉及的静电卡盘20。载置台14可以进一步具有电极板16。电极板16由例如铝这样的导体形成，具有大致圆盘形状。下部电极18设置于电极板16上。下部电极18由例如铝这样的导体形成，具有大致圆盘形状。下部电极18与电极板16电连接。下部电极18的外周面和电极板16的外周面被支承部13所包围。
[0038]
静电卡盘20设置于下部电极18上。静电卡盘20的电极介由开关20s与直流电源20p连接。如果对于电极施加来自直流电源20p的电压，则由于静电引力而基板w保持于静电卡盘20。静电卡盘20支承基板w和边缘环25。
[0039]
在下部电极18的内部设置有流路18f。在流路18f中，从设置于腔室10的外部的冷却单元介由配管22a来供给热交换介质(例如冷却介质)。供给至流路18f的热交换介质介由配管22b回到冷却单元。在等离子体处理装置1中，载置于静电卡盘20上的基板w的温度通过热交换介质与下部电极18的热交换来调整。
[0040]
在等离子体处理装置1中，设置有传热气体供给线24。传热气体供给线24将来自传热气体供给机构的传热气体(例如he气体)供给至静电卡盘20的上表面与基板w的下表面之间。
[0041]
等离子体处理装置1进一步具备上部电极30。上部电极30在载置台14的上方对置地配置。上部电极30介由构件32，在腔室主体12的上部被支承。构件32由具有绝缘性的材料形成。上部电极30和构件32关闭腔室主体12的上部开口。
[0042]
上部电极30可以包含顶板34和支承体36。顶板34的下表面为内部空间10s侧的下表面。顶板34可以由焦耳热少的低电阻的导电体或半导体形成。顶板34形成有多个气体排出孔34a。多个气体排出孔34a将顶板34在其板厚方向上贯通。
[0043]
支承体36将顶板34可装卸地支承。支承体36由铝这样的导电性材料形成。在支承体36的内部设置有气体扩散室36a。支承体36形成有多个气体孔36b。多个气体孔36b从气体扩散室36a向下方延伸。多个气体孔36b与多个气体排出孔34a分别连通。支承体36形成有气体导入口36c。气体导入口36c与气体扩散室36a连接。气体导入口36c连接有气体供给管38。
[0044]
气体供给管38连接有包含气体源组40、流量控制器组44和阀门组42的气体供给部gs。气体源组40介由流量控制器组44和阀门组42，与气体供给管38连接。气体源组40包含多个气体源。阀门组42包含多个开闭阀。流量控制器组44包含多个流量控制器。流量控制器组44的多个流量控制器分别为质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。气体源组40的多个气体源分别介由流量控制器组44的对应的流量控制器和阀门组42的对应的开闭阀而与气体供给管38连接。电源70与上部电极30连接。电源70对于上部电极30施加用于将内部空间10s存在的正离子引入顶板34的电压。
[0045]
在等离子体处理装置1中，沿着腔室主体12的内壁面，可装卸地设置有屏蔽件(shield)46。屏蔽件46也设置于支承部13的外周。屏蔽件46防止蚀刻副产物等反应生成物附着于腔室主体12。屏蔽件46例如，通过在由铝形成的构件的表面形成具有耐腐蚀性的膜来构成。具有耐腐蚀性的膜可以为氧化铝或氧化钇这样的氧化膜。
[0046]
在支承部13与腔室主体12的侧壁之间设置有缓冲板48。缓冲板48例如，通过在由铝形成的构件的表面形成具有耐腐蚀性的膜来构成。具有耐腐蚀性的膜可以为氧化铝或氧化钇这样的氧化膜。缓冲板48形成有多个贯通孔。在缓冲板48的下方，且腔室主体12的底部设置有排气口12e。排气口12e介由排气管52与排气装置50连接。排气装置50具有压力调整阀和涡轮分子泵这样的真空泵。
[0047]
等离子体处理装置1具备施加等离子体激发用的高频hf的电力的第1高频电源62。第1高频电源62为了在腔室10内由气体生成等离子体，以产生高频hf的电力的方式来构成。高频hf的频率为例如40mhz～100mhz的范围内的频率。高频hf可以为具有矩形的波形的脉冲状的电压。
[0048]
第1高频电源62介由匹配器66与电极板16和下部电极18电连接。匹配器66具有匹配电路。匹配器66的匹配电路以使第1高频电源62的负荷侧(下部电极侧)的阻抗与第1高频电源62的输出阻抗匹配的方式来构成。在其它实施方式中，第1高频电源62可以介由匹配器66与上部电极30电连接。
[0049]
等离子体处理装置1可以进一步具备施加偏置电压用的高频lf的电力的第2高频电源64。第2高频电源64以产生高频lf的电力的方式来构成。高频lf主要具有适于将离子引入基板w的频率，为例如400khz～3mhz的范围内的频率。高频lf可以为具有矩形的波形的脉冲状的电压。
[0050]
第2高频电源64介由匹配器68与电极板16和下部电极18电连接。匹配器68具有匹配电路。匹配器68的匹配电路以使第2高频电源64的负荷侧(下部电极侧)的阻抗与第2高频电源64的输出阻抗匹配的方式来构成。
[0051]
等离子体处理装置1可以进一步具备控制部80。控制部80可以为具备处理器、存储器这样的存储部、输入装置、显示装置、信号的输入输出端口等的计算机。控制部80控制等离子体处理装置1的各部分。在控制部80中，能够使用输入装置，操作者为了管理等离子体处理装置1，能够进行指令的输入操作等。此外，在控制部80，能够通过显示装置，将等离子体处理装置1的工作状况可视化地表示。进一步，在控制部80的存储部存储有控制程序和方案数据。控制程序为了利用等离子体处理装置1执行各种处理，通过控制部80的处理器来执行。控制部80的处理器通过执行控制程序，按照方案数据，控制等离子体处理装置1的各部分，从而各种工艺，例如等离子体处理方法被等离子体处理装置1执行。
[0052]
静电卡盘20的温度通过从冷却单元介由配管22a被供给的热交换介质而调整至所期望的温度，基板的表面温度(例如晶片温度)通过介由静电卡盘20的表面和传热气体而被传热至基板w来调整。然而，基板w被暴露于由等离子体激发用的高频hf的电力生成的等离子体，被来自等离子体的光、偏置电压用的高频lf的电力引入的离子照射于基板w。因此，基板w的温度，特别是基板w的面向等离子体的表面温度比被调整的静电卡盘20的温度高。此外，由于来自被温度调整的对电极、腔室10的侧壁的辐射热，有时基板w的表面温度也上升。因此，在能够测定蚀刻处理中的实际基板w的温度的情况下，或者由工艺条件能够推测出静电卡盘20的调整温度与实际基板w的表面温度的温度差来构成的情况下，为了在预先确定的温度范围内调整基板w的表面温度，可以降低静电卡盘20的调整温度来设定。
[0053]
[蚀刻方法]
[0054]
对于本实施方式涉及的蚀刻方法，参照图2和图3进行说明。图2为表示实施方式涉
depth＝inner
‑
outer)。
[0066]
一般而言，如图5(a)所示那样，通过使用与cf4气体、c3f8气体相比，c4f8气体、c4f6气体等c/f比高的气体，即，碳(c)相对于氟(f)的比例高的气体，从而获得掩膜选择比高的蚀刻结果。此外，掩膜选择比为4左右或4以下时，所有气体的深度差(δon depth)都接近于0。此时，如图5(b)所示那样，第1开口部hl1和第2开口部hl2的深度几乎相同。
[0067]
然而，这些气体在掩膜选择比为4以上时，所有气体的深度差都急剧地变大。此时，如图5(c)所示那样，第1开口部hl1的深度与第2开口部hl2的深度相比变深。即，相对于掩膜101的图案的疏密，被蚀刻的层叠膜100的第1开口部hl1和第2开口部hl2的深度产生差异。
[0068]
图6为用于说明第1开口部hl1和第2开口部hl2的蚀刻的机理的图。在图6中，显示图4(a)所示的左端的第1开口部hl1和其右侧相邻的第2开口部hl2。形成第1开口部hl1的区域1中，掩膜101的图案密集，形成第2开口部hl2的区域2中，掩膜101的图案稀疏。
[0069]
如图6所示那样，相对于掩膜101的图案的疏密，被蚀刻的层叠膜100的第2开口部hl2的深度与第1开口部hl1的深度相比变浅。
[0070]
在开始蚀刻的初始状态下，层叠膜100所形成的第1开口部hl1和第2开口部hl2的深度几乎相同。然而，如果层叠膜100的蚀刻进展，则作为蚀刻中生成的反应生成物的含有o的自由基气化，从第1开口部hl1和第2开口部hl2向掩膜101外排出。主蚀刻所使用的气体不含o自由基，因此生成的等离子体中不存在含有o的自由基。因此，可知产生的含有o的自由基为从层叠膜100中的sio2被蚀刻时产生的反应生成物所产生的自由基。
[0071]
另一方面，蚀刻气体包含c自由基和f自由基，因此在生成的等离子体中存在c自由基和f自由基。其中，f自由基主要被层叠膜100的蚀刻消耗，c自由基堆积于掩膜101。
[0072]
此时，在区域1中，多个第1开口部hl1紧密地存在，在区域2中，多个第2开口部hl2稀疏地存在。因此，从区域2的多个第2开口部hl2排出至掩膜101之外的含有o的自由基与从区域1的多个第1开口部hl1排出至掩膜101之外的含有o的自由基相比少。
[0073]
其结果是，在区域1中，含有o的自由基与含有c的自由基进行反应而成为co
x
，进行挥发。这样操作，在区域1中，c自由基被消耗，因此能够抑制c自由基堆积于掩膜101的开口部分，使掩膜的开口变窄。因此，在区域1中，掩膜101的开口部分的cd尺寸没有变窄，从掩膜101的开口，充分的含有f的自由基进入第1开口部hl1内，到达直至底部，从而促进蚀刻。
[0074]
另一方面，在区域2中，多个第2开口部hl2稀疏地存在，因此与区域1相比产生的含有o的自由基的比例也低。因此，在区域2中，与区域1相比，与含有o的自由基进行反应而被消耗的含有c的自由基少，堆积于掩膜101的开口部分的c自由基与区域1相比变多。因此，在区域2中，掩膜101的开口部分的cd尺寸由于c自由基的堆积而变窄，从掩膜101狭窄的开口，充分的含有f的自由基难以进入第2开口部hl2内，到达直至底部的含有f的自由基减少，因此蚀刻速率降低。
[0075]
其结果是，在区域1的多个第1开口部hl1中，促进蚀刻，在区域2的多个第2开口部hl2中，没有促进蚀刻，第2开口部hl2的凹部的深度与第1开口部hl1的凹部的深度相比变浅。
[0076]
然而，不论掩膜101的图案的疏密如何，需要由高蚀刻速率带来的高吞吐量、以及高掩膜选择比。为了获得高吞吐量，期望为难以产生第2开口部hl2的凹部的深度与第1开口部hl1的凹部的深度之差的蚀刻。
[0077]
因此，在本实施方式中，提出了在将层叠膜100进行蚀刻时，不论掩膜101的图案的疏密如何，能够实现高吞吐量和高掩膜选择比，例如40以上的高深宽比的蚀刻形状加工的蚀刻方法。
[0078]
在本实施方式涉及的蚀刻方法中，通过蚀刻实现高吞吐量和高掩膜选择比。此外，选择c自由基附着于掩膜101时，第2开口部hl2的正面宽度的cd尺寸不易变小的气体。
[0079]
具体而言，通过包含含有碳和氟的气体的处理气体的等离子体，将层叠膜100进行蚀刻。在本实施方式中，含有碳和氟的气体具有c的不饱和键和cf3基。作为含有碳和氟的气体的一例，可举出氟碳气体或氢氟烃气体。氢氟烃气体为例如c3h2f4气体。此外，在本实施方式中，处理气体可以进一步包含含有氢的气体，作为含有氢的气体的一例，可举出h2气体。
[0080]
由此，实现不论掩膜101的图案的疏密如何，都均质地保持掩膜101的正面宽度的cd尺寸，在区域1的第1开口部hl1与区域2的第2开口部hl2，蚀刻的深度难以产生差的蚀刻工艺。以下，对于本实施方式涉及的蚀刻方法进行详细说明。
[0081]
在c自由基附着于掩膜101时，选择第2开口部hl2的正面宽度的cd尺寸不易变小的气体的情况下，气体的附着系数(反应概率)低为好。图7为利用附着系数，表示相对于被蚀刻膜的开口部，自由基到达的深度的一例的图。
[0082]
如图7所示那样，如果自由基的附着系数低，则开口部的中途的侧面所吸附的自由基少，自由基到达直至开口部的底部或开口部的深的部分。另一方面，附着系数越高，则自由基越吸附于开口部的中途的侧面，自由基难以被供给直至开口部的底部或开口部的深的部分。
[0083]
即，越是低分子的气体，附着系数越低，对于掩膜101，反应生成物难于附着，掩膜101的开口没有变窄，蚀刻进行。然而，在该情况下，掩膜选择比变低。
[0084]
图8为表示气体种类与掩膜上的沉积物附着的关系的一例的图。图8(a)表示供给h2/cf4的混合气体时的掩膜202的开口的状态。图8(b)表示供给h2/chf3的混合气体时的掩膜204的开口的状态。图8(c)表示供给h2/ch2f2的混合气体时的掩膜203的开口的状态。图8(d)表示供给h2/ch3f的混合气体时的掩膜205的开口的状态。掩膜202～205可以为与掩膜101相同的有机材料。
[0085]
由此，氢氟烃气体(图8(b)～图8(d))与氟碳气体(图8(a))相比，附着系数高，掩膜选择比高，因此在图8(b)～图8(d)中，存在与图8(a)相比，c自由基易于附着于掩膜的上部，掩膜的开口难以变窄的倾向。即，附着系数低的气体的蚀刻速率高，但是掩膜选择比变低，附着系数高的气体的掩膜选择比高，但是蚀刻速率变低。
[0086]
与此相对，在本实施方式涉及的蚀刻方法中，谋求兼具处于抵换的关系的蚀刻速率与掩膜选择比，并且实现相对于掩膜101的图案具有疏密的开口部hl，蚀刻深度难以产生差的蚀刻。因此，作为蚀刻所使用的气体，使用具有c的不饱和键和cf3基的氢氟烃气体。
[0087]
图9为表示本实施方式涉及的前体的生成和基板w上的表面反应模型的图。在图9中，蚀刻举出c3h2f4气体作为具有c的不饱和键和cf3基的氢氟烃气体进行说明。此外，在本实施方式中，c的不饱和键举出c的双键作为一例，但并不限定于此，可以为具有三键等的气体。
[0088]
如图9所示那样，本实施方式涉及的蚀刻方法中供给的处理气体所包含的c3h2f4气体被供给至腔室10的内部空间10s，在等离子体2中被离解。
[0089]
图10为表示实施方式涉及的各个气体种类的结构的图。c3h2f4气体具有图10(f)所示的结构，在cf3基与c的不饱和键的连接部分易于切断，在等离子体2内，离解成具有c的不饱和键(这里为c的双键)的化合物和具有cf3基的化合物。以下，将具有c的不饱和键的化合物称为碳片段a，将具有cf3基的化合物称为氟碳片段b。
[0090]
在图9中，示出在等离子体2中，c3h2f4气体(chf＝ch
‑
cf3)离解为碳片段a(chf＝ch)和氟碳片段b(cf3)的状态。
[0091]
蚀刻时，碳片段a(chf＝ch)在主蚀刻时优先附着于掩膜101的上方(参照图9的103)。这是因为，具有c的双键的碳片段a不稳定且反应性高，因此附着系数变高，易于优先附着于掩膜101的上方。另一方面，氟碳片段b利用主蚀刻通过掩膜101而输送直至层叠膜100所形成的开口部hl(凹部)的底部，此外，相对于c具有大量的f，因此将层叠膜100进一步蚀刻。即，具有c的双键的碳片段a有助于高掩膜选择比，具有cf3基的氟碳片段b有助于高蚀刻速率。由此，在本实施方式涉及的蚀刻方法中，通过供给包含c3h2f4气体的处理气体，从而能够兼具由高蚀刻速率带来的高吞吐量和高掩膜选择比。
[0092]
与此相对，图10(a)的c4f8气体难以获得高掩膜选择比。由此，对于使用了c4f8气体的蚀刻而言，难以兼具高吞吐量和高掩膜选择比。
[0093]
图10(b)的c4f6气体具有2个c的双键，但是不具有cf3基。因此，获得高掩膜选择比，但是难以获得高蚀刻速率。由此，对于使用了c4f6气体的蚀刻而言，难以兼具高吞吐量和高掩膜选择比。
[0094]
图10(c)的c3f8气体具有cf3基，因此获得高蚀刻速率，但是由于不具有c的不饱和键，因此难以获得高掩膜选择比。由此，对于使用了c3f8气体的蚀刻而言，难以兼具高吞吐量和高掩膜选择比。图10(e)的ch2f2气体也同样，由于不具有c的不饱和键，因此不易获得高掩膜选择比。由此，对于使用了ch2f2气体的蚀刻而言，难以兼具高吞吐量和高掩膜选择比。
[0095]
图10(d)的c3f6气体由于具有cf3基，因此获得高蚀刻速率。此外，由于具有c的双键，因此获得高掩膜选择比。由此，对于使用了c3f6气体的蚀刻而言，能够兼具高吞吐量和高掩膜选择比。然而，使氧化硅膜与氮化硅膜交替地层叠而成的层叠膜100中，氮化硅膜的蚀刻需要氢。由此，对于使用了c3f6气体的蚀刻而言，在处理气体中需要包含c3f6气体和含有氢的气体。
[0096]
此外，如果将图10(d)的c3f6气体与图10(f)的c3h2f4气体进行比较，则c3h2f4的氢氟烃气体与c3f6的氟碳气体相比附着系数高。由此，c3h2f4气体与c3f6气体相比，c自由基易于附着于掩膜101的上部，能够进一步提高掩膜选择比。
[0097]
然而，本实施方式涉及的蚀刻方法所使用的含有碳和氟的气体不限于c3h2f4气体、c3f6气体。例如，含有碳和氟的气体只要是在等离子体2中进行离解时，离解为包含具有c的不饱和键的片段和具有cf3基的片段的化合物的气体，就可以是任何气体。
[0098]
[实验结果1：由气体种类导致的第1开口部和第2开口部的深度的不同]
[0099]
接下来，将在本实施方式涉及的蚀刻方法中使用了c3h2f4气体的情况与使用了多个其它气体种类的情况进行比较，进行对于各个气体种类测定第1开口部hl1和第2开口部hl2的深度的差(深度差)的实验。
[0100]
本实施方式的蚀刻条件如下。
[0101]
＜实验结果1的蚀刻条件＞
[0102]
处理容器内的压力：20mt(2.67pa)
[0103]
高频hf电力：on
[0104]
高频lf电力：on
[0105]
处理气体：c3h2f4气体、c4f8气体、c4f6气体、ch2f2气体
[0106]
添加气体：氢(h2)气体
[0107]
基板的表面温度：0℃
[0108]
图11为表示实施方式涉及的掩膜选择比以及图案的中心部分与周边部分的深度差的图。在实验结果1中，使用图11所示的4种气体执行蚀刻。图11的横轴表示掩膜选择比，纵轴表示第1开口部hl1(inner)和第2开口部hl2(outer)的深度差(δon depth＝inner
‑
outer)。另外，使用了c4f8气体、c4f6气体的情况与图5所示的情况相同。
[0109]
根据图11的实验结果1，在使用了c4f8气体、c4f6气体的情况下，掩膜选择比为4左右或4以下时，所有气体的深度差(δon depth)都接近于0。此时，如图5(b)所示那样，第1开口部hl1和第2开口部hl2的深度几乎相同。
[0110]
然而，这些气体在掩膜选择比为4以上时，所有气体的深度差都变大。此时，如图5(c)所示那样，第1开口部hl1的深度与第2开口部hl2的深度相比变深。
[0111]
在使用了ch2f2气体的情况下，掩膜选择比为4.5左右或4.5以下时，深度差接近于0。然而，掩膜选择比为4.5以上时，深度差大，蚀刻成为图5(c)所示的状态。
[0112]
与此相对，在使用了c3h2f4气体的情况下，掩膜选择比为4.8～4.9左右或4.9以下时，深度差接近于0，蚀刻以图5(b)所示的状态进行。
[0113]
由以上结果可知，在使用了c3h2f4气体的情况下，具有c的不饱和键的碳片段a有助于高掩膜选择比，与使用了不具有c的不饱和键的ch2f2气体的情况相比，提高掩膜选择比。此外，具有c的不饱和键的碳片段a优先附着于掩膜101的上方，难以使掩膜101的开口变窄，因此第1开口部hl1和第2开口部hl2的蚀刻的进行没有产生差，能够形成大致相同深度的凹部。
[0114]
[实验结果2：掩膜选择比与层叠膜的蚀刻速率]
[0115]
接下来，进行求出使用了c3h2f4气体、和多个其它气体种类的情况下的掩膜选择比与层叠膜100的蚀刻速率的关系的实验。图12为表示实施方式涉及的掩膜选择比与层叠膜100的蚀刻速率的关系的图。实验结果2涉及的气体以外的工艺条件如上述＜实验结果1的蚀刻条件＞所示那样。
[0116]
根据图12的实验结果2，可知即使在使用了c4f8气体，c4f6气体，c3f8气体，c3h2f4气体的任一气体的情况下，掩膜选择比与层叠膜100的蚀刻速率之间也具有抵换的关系。
[0117]
在使用了c4f6气体的情况下，与其它气体相比，层叠膜100的蚀刻速率变低，吞吐量降低。此外，在使用了c4f6气体的情况下，与其它气体相比，掩膜选择比也相对降低。在使用了c3f8气体的情况下，层叠膜100的蚀刻速率虽然高，但是掩膜选择比不能到达3.4以上，不能谋求兼具掩膜选择比和蚀刻速率。
[0118]
在使用了c3h2f4气体的情况下，与使用了c4f8气体的情况相比，掩膜选择比与蚀刻速率的抵换的关系得以改善，能够获得高掩膜选择比，并且能够抑制蚀刻速率的降低。其理由是因为，在使用了c3h2f4气体的情况下，具有c的不饱和键的碳片段a有助于高掩膜选择比，并且具有cf3基的氟碳片段b有助于高蚀刻速率。
[0119]
[实验结果3：相对于基板的表面温度的层叠膜的蚀刻速率与掩膜选择比]
[0120]
接下来，进行求出使用了c3h2f4气体的情况下的层叠膜的蚀刻速率相对于基板的表面温度和掩膜选择比相对于基板的表面温度的关系的实验。图13为表示层叠膜的蚀刻速率相对于实施方式涉及的基板的表面温度和掩膜选择比相对于实施方式涉及的基板的表面温度的关系的图。实验结果3涉及的气体和基板的表面温度以外的工艺条件如上述＜实验结果1的蚀刻条件＞所示那样。
[0121]
如图13(a)所示那样，通过使基板的表面温度为低温，从而层叠膜100的蚀刻速率提高。此外，如图13(b)所示那样，通过使基板的表面温度为低温，从而掩膜选择比也提高。在实验结果1(图11)和实验结果2(图12)中的气体种类比较中，基板的表面温度为0℃，因此为了获得掩膜选择比更高的条件，期望将基板的表面温度控制为0℃以下。
[0122]
[实验结果的总结]
[0123]
实验结果的总结示于图14中。图14为表示实施方式涉及的各个气体种类的掩膜选择比与层叠膜的蚀刻速率的表。在表的项目中“掩膜选择比”表示在维持第2开口部hl2的开口性的状态下获得的掩膜选择比。“on e/r”为在将第1开口部hl1与第2开口部hl2的深度的差维持在大致0的状态下获得的蚀刻速率，表示将掩膜选择比固定为4时的层叠膜100的蚀刻速率。
[0124]
在5种气体种类中，在使用了h2/c4f8的混合气体的蚀刻时，层叠膜100的蚀刻速率良好，但是由于不具有c的不饱和键，因此掩膜选择比低，没有实现兼具掩膜选择比和层叠膜100的蚀刻速率。
[0125]
在使用了h2/ch2f2的混合气体的蚀刻时，层叠膜100的蚀刻速率良好，但是由于不具有c的不饱和键，因此掩膜选择比的改善少，没有实现兼具掩膜选择比和层叠膜100的蚀刻速率。
[0126]
在使用了h2/c3h2f4的混合气体的蚀刻时，由于具有c的不饱和键和cf3基，因此层叠膜100的蚀刻速率和掩膜选择比都变得良好，实现了兼具掩膜选择比和层叠膜100的蚀刻速率。
[0127]
在使用了h2/c4f6的混合气体的蚀刻时，由于不具有cf3基，因此层叠膜100的蚀刻速率低，也得不到掩膜选择比的改善，没有实现兼具掩膜选择比和层叠膜100的蚀刻速率。
[0128]
在使用了h2/c3f8的混合气体的蚀刻时，掩膜选择比不能到达3.4以上，不能实现兼具掩膜选择比和蚀刻速率。
[0129]
由以上可知，在本实施方式涉及的蚀刻方法中，通过使用含有h2气体和c3h2f4气体的处理气体，从而能够实现兼具掩膜选择比和层叠膜100的蚀刻速率。
[0130]
此外，不论在将具有最外周为稀疏，内部为密集的开口部hl的层叠膜100进行蚀刻时掩膜101的图案的疏密如何，都能够实现高吞吐量和高掩膜选择比。
[0131]
例如，由氢氟烃气体生成的自由基与由氟碳气体生成的自由基相比，附着系数大，越是高分子附着系数越大。c的双键易于堆积于掩膜101上，获得高掩膜选择比。此外，cf3基有助于确保层叠膜100的蚀刻速率。由此，能够抑制作为被蚀刻膜的层叠膜100所形成的各开口部(第1开口部hl1和第2开口部hl2)的深度(形状)产生差异。
[0132]
这次公开的实施方式涉及的蚀刻方法在所有方面都是例示，认为不应该是限制的情况。实施方式能够不脱离权利要求和其主旨，以各种形态进行变形和改良。
[0133]
本公开的等离子体处理装置也能够适用于原子层沉积(ald)装置、容性耦合等离子体(ccp)、电感耦合等离子体(icp)、径向线缝隙天线(rlsa)、电子回旋共振等离子体(ecr)、螺旋波等离子体(hwp)的任一类型的装置。