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.例如，专利文献1提出将交替地层叠有硅氧化膜和硅氮化膜的多层膜进行蚀刻的方法。此外，例如，专利文献2提出将交替地层叠有硅氧化膜和多结晶硅膜的多层膜进行蚀刻的方法。
3.专利文献2中，通过由作为蚀刻气体，包含含有溴的气体、含有氯的气体、含有碘的气体的至少任一者的气体与氟碳气体的气体而生成的等离子体将多层膜进行蚀刻。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2016-39310号公报
7.专利文献2：国际公开第2013/118660号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的课题
9.本公开提供在交替地层叠有硅氧化膜和硅膜的层叠膜的蚀刻时，能够提高选择比的技术。
10.用于解决课题的方法
11.根据本公开的一方式，提供一种蚀刻方法，其为对于在基板上交替地层叠有硅氧化膜和硅膜的层叠膜，通过等离子体形成所期望的蚀刻形状的蚀刻方法，其包括下述步骤：准备上述基板的步骤；将上述基板的表面温度冷却至-40℃以下的步骤；通过等离子体生成用的高频电力来生成含有氢和氟的气体的等离子体的步骤；以及通过生成的等离子体将上述层叠膜进行蚀刻的步骤。
12.发明的效果
13.根据一侧面，能够在交替地层叠有硅氧化膜和硅膜的层叠膜的蚀刻时，提高选择比。
附图说明
14.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。
15.图2为表示实施方式涉及的蚀刻方法的一例的图。
16.图3为表示实施方式涉及的蚀刻对象的膜结构的一例的图。
17.图4为表示实施方式涉及的基板的表面温度与蚀刻特性的关系的一例的图。
18.图5为表示实施方式涉及的蚀刻后的层叠膜所形成的凹部的底部的正圆度和弯曲(bending)形状的一例的图。
19.图6为表示实施方式涉及的含有氢的气体和含有氟的气体的比率与蚀刻速率的关
系的一例的图。
20.图7为说明在低温蚀刻时，通过hf系自由基将硅氧化膜的凹部进行蚀刻的原理的图。
21.图8为表示实施方式涉及的lf功率与蚀刻时的基板的表面温度的关系的一例的图。
22.图9为表示实施方式涉及的蚀刻方法中的氯的添加的结果的一例的图。
23.图10为表示实施方式涉及的sf6气体与nf3气体的气体比率和蚀刻速率的关系的一例的图。
24.图11为表示实施方式涉及的sf6气体与nf3气体的气体比率和弯曲形状的关系的一例的图。
具体实施方式
25.以下，参照附图来对于具体实施方式进行说明。在各附图中，相同构成部分附上相同符号，有时省略重复的说明。
26.[等离子体处理装置]
[0027]
对于实施方式涉及的等离子体处理装置1，使用图1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。实施方式涉及的等离子体处理装置1为在处理容器10内对置配置有载置台11和喷淋头20的平行平板型的等离子体处理装置。
[0028]
载置台11具有保持将半导体晶片作为一例的基板w的功能，并且作为下部电极起作用。喷淋头20具有将气体喷淋状地供给至处理容器10内的功能，并且作为上部电极起作用。
[0029]
处理容器10由例如表面被氧化铝膜处理(阳极氧化处理)的铝形成，为圆筒形。处理容器10被电接地。载置台11设置于处理容器10的底部，载置基板w。
[0030]
载置台11由例如铝(al)、钛(ti)、碳化硅(sic)等形成。载置台11具有静电卡盘12和基台13。基台13支承静电卡盘12。静电卡盘12具有在绝缘体12b之间夹入卡盘电极12a的结构。卡盘电极12a连接有电源14。静电卡盘12通过利用从电源14向卡盘电极12a施加电压而产生的库仑力以将基板w吸附于静电卡盘12。
[0031]
基台13的内部形成有冷却介质流路13a。冷却介质流路13a连接有冷却介质入口配管13b和冷却介质出口配管13c。从冷却单元15输出规定温度的冷却介质(温度控制介质)，冷却介质将冷却介质入口配管13b、冷却介质流路13a和冷却介质出口配管13c进行循环。由此，载置台11被冷却(温度调节)，基板w被控制到规定温度。
[0032]
传热气体供给源17将氦气等传热气体通过气体供给管线16供给至静电卡盘12的表面与基板w的背面之间。由此，提高静电卡盘12与基板w之间的传热效率，提高基板w的温度控制性。
[0033]
在载置台11中，供给等离子体生成用的高频电力(hf功率)的第1高频电源30介由第1匹配器30a被电连接。此外，在载置台11中，供给与hf功率的频率相比低的频率的、偏置电压用的高频电力(lf功率)的第2高频电源31介由第2匹配器31a被电连接。第1高频电源30例如，将40mhz的高频电力施加至载置台11。第2高频电源31例如，将400khz的高频电力施加至载置台11。另外，第1高频电源30可以将高频电力施加至喷淋头20。
[0034]
第1匹配器30a使载置台11侧的负荷阻抗与第1高频电源30的输出(内部)阻抗匹配。第2匹配器31a使载置台11侧的负荷阻抗与第2高频电源31的输出(内部)阻抗匹配。
[0035]
喷淋头20介由被覆周缘部的绝缘体的屏蔽环22将处理容器10的顶蓬部的开口进行闭塞。喷淋头20形成有导入气体的气体导入口21。喷淋头20的内部设置有与气体导入口21连接的扩散室23。从气体供给源25输出的气体介由气体导入口21供给至扩散室23，从大量的气体供给孔24导入至处理容器10的内部。
[0036]
处理容器10的底面形成有排气口18，排气口18连接有排气装置19。排气装置19将处理容器10内进行排气，由此，处理容器10内被控制为规定的真空度。处理容器10的侧壁设置有将运输口26进行开闭的闸阀27。根据闸阀27的开闭，从运输口26将基板w搬入至处理容器10内，向处理容器10外搬出基板w。
[0037]
等离子体处理装置1设置有将装置整体的动作进行控制的控制部40。控制部40具有cpu41、rom42和ram43。cpu41按照rom42和ram43的存储区域所存储的各种方案，执行基板w的蚀刻工序。方案设定有作为相对于工艺条件的装置的控制信息的工艺时间、压力(气体的排气)、高频电力、电压、各种气体流量、基板的表面温度(静电卡盘12的温度等)、从冷却单元15供给的冷却介质的温度等。另外，表示这些程序、处理条件的方案可以存储于硬盘、半导体存储器。此外，方案可以以cd-rom、dvd等移动性的利用计算机能够读取的存储介质中收容的状态设置于存储区域的规定位置。
[0038]
在进行基板处理时，控制闸阀27的开闭，保持于运输臂的基板w从运输口26被搬入处理容器10内，载置于载置台11，被吸附于静电卡盘12。由此，准备基板w。
[0039]
接着，气体从喷淋头20被供给至处理容器10内，等离子体生成用的高频电力被施加于载置台11，生成等离子体。通过生成的等离子体对于基板w实施蚀刻处理。可以与等离子体生成用的高频电力一起偏置电压用的高频电力被施加于载置台11。处理后，通过除电处理，基板w的电荷被除电，基板w从静电卡盘12被剥离，搬出。
[0040]
关于基板的表面温度(例如晶片的表面温度)，通过冷却单元15被调整为所期望的温度的静电卡盘12的温度介由静电卡盘12的表面和传热气体被传热至基板w进行调整。然而，基板w被暴露于通过等离子体生成用的高频电力生成的等离子体，通过来自等离子体的入热、偏置电压用的高频电力被引入的离子照射于基板w。因此，基板w的温度，特别是面向基板w的等离子体的表面温度比被调整的静电卡盘12的温度高。此外，由于从被温度调整的对电极、处理容器10的侧壁的辐射热，有时基板w的表面温度也上升，因此能够测定蚀刻处理中的实际的基板w的温度。在由工艺条件以静电卡盘12的调整温度与实际的基板w的表面温度的温度差能够进行推测的方式来构成的情况下，为了在预先确定的温度范围调整基板w的温度，可以降低静电卡盘12的调整温度的设定。
[0041]
[蚀刻方法]
[0042]
对于在涉及的构成的等离子体处理装置1中能够执行的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为表示实施方式涉及的蚀刻方法的一例的图。图3为表示实施方式涉及的蚀刻对象的膜结构的图。
[0043]
在本实施方式涉及的蚀刻方法中，将基板的表面温度冷却至-40℃以下，将蚀刻对象的层叠膜进行蚀刻。以下，将基板的表面温度控制成-40℃以下，进行蚀刻也称为“低温蚀刻”。
[0044]
在图2所示的本实施方式涉及的蚀刻方法中，将具有图3(a)所示的交替地层叠有硅氧化膜和多结晶硅膜的层叠膜100和层叠膜100上的掩模101的基板w载置于载置台11，进行准备(步骤s1)。另外，层叠膜100的多结晶硅膜并不限定于此，可以由无定形硅或掺杂硅等硅膜形成。
[0045]
接下来，在将基板的表面温度冷却至-40℃以下的状态下，通过等离子体处理装置1所生成的等离子体将层叠膜进行低温蚀刻(步骤s2)。也将步骤s2的蚀刻称为主蚀刻。
[0046]
图3(a)为蚀刻对象的膜结构，表示蚀刻前的初始状态。基板具有层叠膜100、层叠膜100上的掩模101以及层叠膜100的基底膜102。掩模101通过有机材料形成，形成有开口部hl。基底膜102由例如多结晶硅形成。然而，基底膜102并不限于多结晶硅，可以由无定形硅或单晶硅形成。此外，基底膜102可以为包含镍(ni)等过渡金属的硅化物膜，也可以为钨(w)、钌(ru)等过渡金属层。
[0047]
在步骤s2的主蚀刻中，通过等离子体生成用的高频电力来生成含有氢和氟的气体的等离子体，利用生成的等离子体，通过掩模101来蚀刻层叠膜100。所谓含有氢和氟的气体，为氟碳气体(cf系)、氢碳气体(ch系)和含有氢的气体的组合，作为处理气体的一例，可举出h2气体和cf4气体。作为处理气体的其它例，可举出h2气体、c4f8气体、ch2f2气体、nf3气体和sf6气体。
[0048]
由此，如图3(b)所示那样，层叠膜100被蚀刻为掩模101的图案，层叠膜100形成有凹部。进一步，如图3(c)所示那样，进行层叠膜100的低温蚀刻直至基底膜102露出。
[0049]
这样，在主蚀刻中，利用供给至等离子体处理装置1的处理气体的等离子体，通过掩模101的开口部hl，层叠膜100被低温蚀刻，层叠膜100形成凹部。如图3(c)所示那样，在层叠膜100所形成的空孔形状的凹部中，将掩模101与层叠膜100的边界面中的凹部的直径称为top cd，将基底膜102与层叠膜100的边界面中的凹部的直径称为btm cd。另外，在本实施方式中，对于通过等离子体形成所期望的蚀刻形状的孔(开口部hl)的蚀刻方法进行说明，但是并不限定于此。本实施方式涉及的蚀刻方法可以通过等离子体形成所期望的蚀刻形状的槽，即，管线形状的凹部。
[0050]
[蚀刻的温度依赖性]
[0051]
关于本实施方式涉及的蚀刻方法中的基板的温度依赖性，一边参照图4一边进行说明。图4为表示实施方式涉及的基板w的表面温度与蚀刻特性的关系的一例的图。
[0052]
例如在3d-nand结构的蚀刻或其它结构的蚀刻中，有时进行交替地层叠有硅氧化膜和多结晶硅膜的层叠膜100的蚀刻。在该情况下，将基板的表面温度为常温(25℃左右)或常温以上这样的温度条件、交替地层叠有硅氧化膜和硅氮化膜的与本实施方式不同的层叠膜的蚀刻被最佳化的温度条件应用于本实施方式的层叠膜，弓形cd变大，或掩模选择比不足。例如，如果将基板的表面温度控制为20℃并将层叠膜100进行蚀刻，则弓形cd变大。另一方面，如果将基板的表面温度控制为110℃或140℃将层叠膜100进行蚀刻，则弓形cd改善，但是掩模选择比不足。
[0053]
另外，弓形cd(bow cd)表示层叠膜100的凹部中的最宽的部分的直径。掩模选择比表示层叠膜100的蚀刻速率相对于掩模101的蚀刻速率之比。
[0054]
图4表示相对于基板的表面温度显示各种蚀刻特性的实验结果。图5表示实施方式涉及的蚀刻后的层叠膜100所形成的凹部的底部的正圆度和弯曲形状的实验结果的一例。
在本实验中，作为气体种类，使用h2气体、c4f8气体、ch2f2气体、nf3气体和sf6气体的处理气体。即，向等离子体处理装置1的处理容器10内供给处理气体，通过等离子体生成用的高频电力生成上述处理气体的等离子体，进行蚀刻层叠膜100的实验。
[0055]
图4的横轴表示基板的表面温度，关于纵轴，图4(a)表示掩模选择比(
◇
)，图4(b)表示层叠膜的蚀刻速率(〇)和掩模的蚀刻速率(
□
)，图4(c)表示bow cd(〇)和btm cd(
□
)。此外，图5为表示蚀刻后，层叠膜100所形成的凹部的底部(空孔的孔底)的正圆度和弯曲(bending)形状。正圆度表示空孔的截面的形状多么接近正圆，凹部的底面越接近正圆，则图5的正圆度越高，凹部的底面越成为椭圆，则图5的正圆度越低。弯曲(bending)表示层叠膜100的凹部没有被垂直地形成，从掩模101朝向凹部的底部弯曲的状态。
[0056]
在图4(a)和图5所示的结果中，如果基板的表面温度成为-40℃以上，则掩模选择比降低，并且层叠膜100所形成的凹部的底部(空孔的孔底)的正圆度恶化。具体而言，如果基板的表面温度成为-37℃以上，则空孔的孔底的正圆度恶化。
[0057]
此外，如果基板的表面温度成为-57℃以下，则弯曲恶化。如果弯曲恶化，则层叠膜100的蚀刻速率降低，因此优选抑制弯曲。
[0058]
由以上可知，在本实施方式涉及的蚀刻方法中，将基板的表面温度控制为-40℃以下，通过包含含有氢的气体和含有氟的气体的处理气体的等离子体，从而将基板w进行低温蚀刻。由此，能够提高掩模选择比。
[0059]
接下来，由图4(a)和(b)所示的结果，通过将基板的表面温度控制为-55℃以上-40℃以下，从而能够提高掩模选择比和层叠膜100的蚀刻速率。另外，掩模101在将基板的表面温度控制为-55℃以上-40℃以下的情况下，能够充分地维持低的蚀刻速率。
[0060]
由图4(a)和(b)的结果可知，在基板的表面温度为-47℃时，获得最高的掩模选择比和层叠膜100的蚀刻速率，在-55℃～-40℃的范围内，掩模选择比和层叠膜100的蚀刻速率都变得良好。
[0061]
接下来，由图4(c)的结果，如果观察到弓形cd(bow cd)与底部cd(btm cd)的差分，则基板的表面温度越低，则差分越大。bow cd与btm cd的差分越小，则层叠膜100的凹部垂直地形成。由此，bow cd与btm cd的差分越小越良好。
[0062]
接下来，由图5的结果，如果基板的表面温度成为-37℃以上，则空孔的孔底的正圆度恶化。此外，如果基板的表面温度为-57℃以下，则层叠膜100的凹部的侧壁的形状变差，弯曲恶化。如果弯曲恶化，则层叠膜100的蚀刻速率降低，因此优选抑制弯曲。
[0063]
即，为了改善层叠膜100所形成的凹部的弯曲，优选将基板的表面温度控制为-55℃以上。由此，能够改善层叠膜100所形成的凹部，接近于垂直形状。
[0064]
由以上可知，通过将基板的表面温度控制为-40℃以下，从而能够提高层叠膜100的蚀刻速率。进一步，通过基板的表面温度控制为-55℃以上-40℃以下，从而能够提高掩模选择比和层叠膜100的蚀刻速率，能够抑制弯曲。
[0065]
此外，在图4所示的本实验中，在本实验所使用的h2气体、c4f8气体、ch2f2气体、nf3气体和sf6气体中，氢(h)元素相对于氢(h)元素和氟(f)元素的总和的比率，即，h/(h f)为58％。
[0066]
另外，h元素和f元素各自的量由所使用的气体的分子式，以气体的体积流量和气体所包含的元素的价数之积的总和来求出。
[0067]
[气体比率]
[0068]
接下来，对于本实施方式涉及的蚀刻方法所使用的气体种类和气体比率，一边参照图6一边进行说明。图6为表示实施方式涉及的含有氢的气体和含有氟的气体的比率与蚀刻速率的关系的一例的图。
[0069]
在本实验中，作为含有氢的气体，使用h2气体，作为含有氟的气体，使用cf4气体。向等离子体处理装置1的处理容器10内供给h2气体和cf4气体的处理气体，通过等离子体生成用的高频电力，生成处理气体的等离子体。而且，通过生成的等离子体，进行将有机材料的抗蚀剂(pr)膜的掩模的橡皮布、硅氧化膜(sio2)的橡皮布、多结晶硅膜(poly-si)的橡皮布分别进行蚀刻的实验。
[0070]
图6(a)、(b)和(c)的横轴表示h2气体的体积流量相对于h2气体的体积流量和cf4气体的体积流量的总和的比率(％)。图6(a)的纵轴表示抗蚀剂(pr)膜的掩模101的蚀刻速率，图6(b)的纵轴表示硅氧化膜(sio2)的蚀刻速率，图6(c)的纵轴表示多结晶硅膜(poly-si)的蚀刻速率。图6(a)、(b)和(c)的符号
□
表示将基板的表面温度控制为45℃时的各蚀刻速率的结果，符号〇表示将基板的表面温度控制为-10℃时的结果，符号
△
表示将基板的表面温度控制为-50℃时的结果。
[0071]
在图6(a)、(b)、(c)所示的框a、b、c中，将基板的表面温度控制为-50℃时，与将基板的表面温度控制为45℃和-10℃时相比，硅氧化膜和多结晶硅膜的蚀刻速率变高。与此相对，抗蚀剂膜的掩模101的蚀刻速率在基板的表面温度为-50℃～45℃之间几乎没有改变。
[0072]
即，h2气体的体积流量相对于h2气体的体积流量和cf4气体的体积流量的总和的比率(＝h2/(h2 cf4))为40％～80％的范围，将基板的表面温度控制为-50℃。此时，能够提高掩模选择比，并且提高层叠膜100的蚀刻速率。
[0073]
如果将以上结果换算成氢(h)元素相对于氢(h)元素和氟(f)元素的总和的比率(＝h/(h f))，则成为25％以上67％以下。即，在本实施方式涉及的蚀刻方法中，通过将处理气体所包含的h相对于h和f的总和的比率控制成25％以上67％以下，从而能够提高层叠膜100的掩模选择比，并且提高层叠膜100的蚀刻速率。
[0074]
另外，在图4所示的实验中，h/(h f)＝58％，包含于上述所示的范围内。
[0075]
作为满足以上条件的、本实施方式涉及的蚀刻方法能够使用的气体，包含氟碳气体(cf系)和氢氟碳气体(chf系)中的至少一者，包含氢氟碳气体(chf系)、氢碳气体(ch系)和含有氢的气体中的至少一者，含有氢的气体可以为氢气(h2)或卤化氢。
[0076]
作为氢氟碳气体(chf系)的一例，可举出ch2f2气体、chf3气体、c3h2f4气体等。作为氟碳气体(cf系)的一例，可举出c4f8气体、c4f6气体、cf4气体等。作为氢碳气体(ch系)的一例，可举出ch4气体、c2h6气体、c2h4气体等。作为卤化氢的一例，可举出hf气体、hcl气体、hbr气体、hi气体等。
[0077]
在h2和cf4的处理气体的等离子体中，氢自由基与氟自由基发生反应以产生氢氟酸(hf)。氢氟酸通过成为例如-40℃以下的低温，从而易于在蚀刻对象膜所形成的凹部的底面进行冷凝。如果蚀刻对象膜为硅氧化膜，则通过冷凝的氢氟酸(hf)，蚀刻进行。因此，氢与氟的比例(平衡)对于蚀刻的进行而言变得重要。
[0078]
在本实施方式涉及的蚀刻方法中，将处理气体所包含的h相对于h和f的总和的比率控制为25％以上67％以下。由此，能够在凹部的底面通过冷凝的氢氟酸(hf)来促进蚀刻，
能够提高层叠膜100的掩模选择比，并且提高层叠膜100的蚀刻速率。以下，参照图7，对于在低温蚀刻中，通过hf系自由基将硅氧化膜的凹部进行蚀刻时，控制供给至蚀刻区域的氢原子数和氟原子数的平衡的重要性进行说明。
[0079]
[利用hf系自由基的蚀刻]
[0080]
图7为说明在低温蚀刻中，通过hf系自由基将硅氧化膜的凹部进行蚀刻的原理的图。
[0081]
如图7所示那样，向硅氧化膜(sio2)所形成的凹部的底面供给hf系自由基(hf、氢原子和氟原子)，硅氧化膜的si与f发生反应，作为sif4进行气化。由此，硅氧化膜被蚀刻。此时，水(h2o)作为反应生成物而产生(图7的(a)、(b))。根据通常的蒸气压曲线，水的饱和蒸气压低。在蒸气压曲线上，为液体与气体混合存在的状态。由此，认为在将蚀刻时的压力控制为10～100m托左右，将基板的表面温度控制为-55℃～-40℃左右的低温蚀刻下，硅氧化膜的凹部的底面的水饱和而以一定程度液体的状态而存在。
[0082]
而且，在相对于水进一步供给氟化氢的情况下，hf系自由基与水发生反应，生成氢氟酸(图7的(c)～(d))。由此，认为通过在硅氧化膜的凹部的底面溶解于水的氢氟酸来主要促进由化学反应带来的蚀刻，蚀刻速率异常地上升。这样，在低温环境下的硅氧化膜的蚀刻中，需要以适当的平衡供给氢原子和氟原子。
[0083]
因此，在本实施方式涉及的蚀刻方法中，将处理气体所包含的h(氢原子)相对于h(氢原子)和f(氟原子)的总和的比率控制为25％以上67％以下。由此，在低温蚀刻中，使氢原子和氟原子以适当的平衡供给至层叠膜100，从而能够提高层叠膜100的掩模选择比，并且提高层叠膜100的蚀刻速率。
[0084]
此外，在低温蚀刻中，hf系自由基的吸附系数上升，hf系自由基吸附于多结晶硅膜的凹部的底面。hf系自由基本身由于与多结晶硅膜的热能量而反应性低。然而，随着以hf附着于多结晶硅膜的状态施加由来自等离子体的离子照射带来的能量，多结晶硅膜与hf系自由基中的f元素发生反应而促进多结晶硅膜的蚀刻。
[0085]
如以上所说明的那样，根据本实施方式涉及的蚀刻方法，将基板的表面温度冷却至-40℃以下的低温蚀刻中，生成包含含有氢的气体和含有氟的气体的处理气体的等离子体，将层叠膜100进行蚀刻。由此，能够提高掩模选择比，此外，提高层叠膜100的蚀刻速率。
[0086]
此时，优选将氢相对于氢和氟的总和的比例控制为25％以上67％以下，由此，能够通过氢氟酸，主要促进由化学反应带来的蚀刻。
[0087]
进一步，通过将基板的表面温度控制为-40℃以下，从而能够使正圆度变得良好，通过将基板的表面温度控制为-55℃以上，从而能够抑制弯曲。
[0088]
进一步，能够通过偏置电压用的高频电力(lf功率)的增加，低温蚀刻的组合，使bowcd与btmcd的差分缩小，并且使bowcd缩小。由此，能够改善层叠膜100所形成的凹部的形状，提高垂直性。
[0089]
图8为表示实施方式涉及的lf功率与蚀刻时的基板的表面温度的关系的一例的图。图8的横轴表示lf功率，纵轴表示基板的表面温度。如图8所示那样，蚀刻时，越增大lf功率，则由于来自等离子体侧的入热而基板的表面温度变高。如果基板的表面温度变高，则蚀刻速率降低。为了避免这种情况，以与lf功率的上升相应地降低载置台11的温度的方式进行控制。由此，能够将基板的表面温度控制为-55℃以上-40℃以下。其结果是能够在低温蚀
刻中，提高掩模选择比和层叠膜100的蚀刻速率，并且提升lf功率而提高离子的垂直性，实现bowcd与btmcd的差分的缩小，bowcd的缩小，提高蚀刻形状的垂直性。
[0090]
[氯的添加]
[0091]
接下来，对于在处理气体中添加有氯的情况下的蚀刻形状的改善，一边参照图9一边进行说明。图9为表示实施方式涉及的蚀刻方法中的氯的添加的结果的一例的图。
[0092]
在图9的例子中，作为实施方式涉及的蚀刻方法所使用的处理气体，向h2气体和cf4气体中添加cl2气体。图9的横轴表示cl2气体的体积流量相对于h2气体的体积流量和cf4气体的体积流量的总和的比率，纵轴(左)表示bowcd与topcd(参照图3)的差分，纵轴(右)表示锥形角。纵轴(右)的锥形角表示层叠膜100所形成的凹部的垂直性，在凹部为垂直的情况下，成为90
°
，锥形角越远离90
°
，则凹部成为锥形形状或倒锥形形状。
[0093]
在图9的例子中，可知通过向h2气体和cf4气体添加cl2气体，从而能够控制蚀刻的垂直性(锥形角)，并且能够控制bowcd与topcd的差分。即，通过控制h2气体和氟碳气体中添加的cl2气体的添加量，从而能够控制蚀刻的锥形形状。由此，能够缩小bowcd-topcd，能够缩小bowcd，控制蚀刻形状。
[0094]
对于能够控制蚀刻的锥形形状的理由，进行说明。通过在h2气体和氟碳气体中添加cl2气体，从而在蚀刻时生成的副生成物中包含sicl4。副生成物中的sicl4与通过h2和氟碳气体而在蚀刻时生成的副生成物sif4相比，不易成为气体。因此，sicl4附着于层叠膜100的凹部的侧壁，成为侧壁的保护膜。由此，认为实现bowcd-topcd的缩小和bow cd的缩小，能够改善蚀刻形状。
[0095]
另外，在图9的例子中，添加了cl2气体，但是并不限定于此。如果是hcl气体、ccl4气体等含有氯的气体，则获得同样的效果。此外，如果为hbr气体、hi气体这样的含有溴、碘的气体，则作为副生成物生成sibr4、sii4，这些副生成物也与sicl4同样地，与副生成物sif4相比，不易成为气体。即，通过添加氟以外的含有卤素的气体，从而实现bowcd-topcd的缩小和bow cd的缩小，能够改善蚀刻形状。
[0096]
[sf6气体与nf3气体的气体比率]
[0097]
接下来，对于处理气体所包含的sf6气体与nf3气体的气体比率，一边参照图10和图11一边进行说明。图10为表示实施方式涉及的sf6气体与nf3气体的气体比率和蚀刻速率的关系的一例的图。图11为表示实施方式涉及的sf6气体与nf3气体的气体比率和弯曲形状的关系的一例的图。
[0098]
图10的横轴将sf6气体的体积流量相对于sf6气体的体积流量和nf3气体的体积流量的总和的比率以“sf6比率”的方式表示。图10的纵轴为层叠膜100的蚀刻速率(e/r)。图10的结果存在如果sf6气体比率(sf6比率)高，则蚀刻速率降低，如果nf3气体比率高(sf6气体比率(sf6比率)低)，则蚀刻形状恶化的权衡(trade off)的情况。由图10的蚀刻速率的结果，期望sf6气体比率为67％以下。
[0099]
此外，由图11的弯曲相关的结果，期望sf6气体比率为33％以上67％以下。通过使sf6气体的体积流量相对于sf6气体和nf3气体的体积流量的总和的比例为33％以上67％以下，从而能够维持蚀刻速率的同时，抑制弯曲，改善蚀刻形状。
[0100]
另外，如果将以上结果换算成氢(h)元素相对于氢(h)元素和氟(f)元素的总和的比率(＝h/(h f))，则成为49％以上52％以下，包含于图6的结果所规定的范围内。
[0101]
如以上所说明的那样，根据本实施方式涉及的蚀刻方法和等离子体处理装置，在基板上将交替地层叠有硅氧化膜和硅膜的层叠膜100通过包含含有氢和氟的气体的处理气体的等离子体进行蚀刻。通过将基板的表面温度控制为-40℃以下的低温蚀刻，从而能够提高选择比，提高层叠膜100的蚀刻速率。
[0102]
此外，通过将基板的表面温度控制为-55℃以上，从而能够抑制弯曲。进一步，通过在处理气体中添加cl2气体，从而能够控制蚀刻的锥形形状。由此，能够实现bowcd-topcd的缩小和bow cd的缩小，改善蚀刻形状。
[0103]
这次公开的实施方式涉及的蚀刻方法和等离子体处理装置在全部方面都是例示，认为不应当是限制。实施方式能够不脱离添附的权利要求及其主旨，以各种形态进行变形和改良。上述多个实施方式所记载的事项能够在没有矛盾的范围内选取其它构成，此外，能够在没有矛盾的范围内进行组合。
[0104]
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。