等离子体蚀刻方法技术

本发明专利技术在对形成于抗蚀剂掩膜上的相互邻接的孔或槽等凹部的间隔在２００ｎｍ以下的基板进行蚀刻时，可抑制凹部内周面的弯曲，减少被蚀刻部位，例如ＳｉＯ↓［２］膜的孔的条痕。使Ｃ↓［４］Ｆ↓［８］气体、Ｃ↓［４］Ｆ↓［６］气体和Ｃ↓［５］Ｆ↓［８］气体等的活性种形成用的气体，和包含氙气和例如氩气的不活泼性气体的处理气体等离子体化，进行蚀刻。在这种情况下，氙气的流量相对于氙气和氩气的总流量的比率在０．１以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用由含有碳和氟的化合物形成的气体，对基板表面 进行蚀刻的。
技术介绍
在半导体器件制造工序中，有利用等离子体进行蚀刻的步骤。该 蚀刻步骤，根据应该蚀刻的膜和衬底膜的种类，设定处理气体等处理 条件。例如，为了蚀刻作为形成绝缘膜的含硅和氧的膜即SiOj莫(氧 化硅膜)和SiCOH膜(氢氧碳化硅膜)，将含有C (碳)和F (氟)的 气体等离子体化，利用CF系或CHF系的原子团，与Si02或SiCOH 反应而除去。举一个具体例子为了在作为绝缘膜的Si02膜(氧化硅 膜)上作出接触孔，利用CxFy气体(氟化碳气体)、CO气体(一氧化碳 气体)、02气(氧气)和不活泼性气体进行蚀刻(专利文献1)。作为 不活泼性气体，使用N2气作为稀释气体，但通过使用本身容易等离子 体化的Ar气，等离子体稳定，或者随着CF系气体的分离，CF系的活 性种增加，因此使用Ar气的情况也较多。然而，半导体装置日益趋向高集成化，产生各种问题。 一个问题 是，图形微细化，在作为蚀刻凹部的孔或槽中，相互邻近的器件之间 接近，而今后根据设计规则估计容量元件的埋入孔之间的间隔距离可 达200nm以下。然而，孔之间这样接近配置会带来新的问题。现利用图13 图15来说明这点。在图13中，11为Si02膜，12为 抗蚀剂掩膜(保护膜)，13为孔。当利用含有C4F8气体和不活泼性气 体的处理气体对具有这种表层部分的基板进行蚀刻时，由于孔13， 13 之间的抗蚀剂部分极薄，孔13的内周面弯曲，孑Ll3的形状得不到圆 形、椭圆形等预定的形状。图14是关于形成圆形孔13的抗蚀剂掩膜12，是蚀刻后从上面看的状态，可看出孔13的形状被破坏。这样，当抗蚀剂掩膜12的孔13弯曲时，其形状复制在Si()2膜11的孔上，产生条痕。即在该孔的内周面上形成向深度方向延伸的槽。这样，当孔的 形状被破坏时，因为孔本身很细小，在例如埋入容量元件的孔的情况 下，不能确保预定的容量。另外，在接触孔的情况下，不能确保预定 的导电性，从而成为成品率降低的主要原因。另外，在难以避免蚀刻气体对抗蚀剂掩膜12的角部切削情况下， 当孔13， 13之间的抗蚀剂部分极薄时，如图15所示，角部14从两侧 被削去，它们互相干扰，结果孔13的形状被破坏，还具有复制在Si02 膜的孔上的可能性，成为成品率降低的主要原因之一。另外，有Si02 膜的蚀刻速度相对于抗蚀剂掩膜12的蚀刻速度的比例的选择比降低的 可能性。由于当图形很细小时，曝光光源的波长小，耍求保护膜很薄， 这样，选择比降低不适合。这个问题不限于Si02膜，在作为介电常数 小的层间绝缘膜而被注意的SiCOH膜等也有同样的问题。该SiCOH 膜，当图形微细时有凹部的上端扩大的问题。当产生这个问题吋，在 凹部为用于埋入连接上层回路和下层回路的导电材料的贯通孔(通孔) 的情况下，在该贯通孔密集的地方，当孔径不正确吋，会产生在贯通 孔间产生容量，使信号的传递延迟的问题。其原因还在研究中，但推 测由于等离子体蚀刻时用的氩气存在，使抗蚀剂的凹部变大，该凹部 就是所述原因。另外，在SiCOH膜下面，为了停止该层SiCOH膜的蚀刻存在被 称作停止层的衬底膜(蚀刻停止层)。该衬底膜例如可以使用碳化硅膜， 氮化硅膜，SiON膜和SiCO膜等。当蚀刻SiCOH膜时，SiCOH膜对 于该衬底膜的选择比小。由于这样，在晶片表面内先靠近SiCOH膜底 的部位上，衬底膜会过度蚀刻，但因选择比小，在该部位上衬底膜的 蚀刻进行，突破衬底膜而蚀刻下层的线路。结果，衬底膜的膜厚的面 内均匀性降低。这样，在凹部为贯通孔的情况下，连接下层回路和上 层回路的连接部位的电阻在面内有偏差，成为成品率降低的主要原因。 上述问题在专利文献1中没有提到。另外，在专利文献2中说明了在掩膜上形成直径为0.18pm的孔 图形，在蚀刻BPSG (Boron Phosphorous silicate glass)日寸，为了抑制4衬底的硅膜的损坏，在作为蚀刻气体的dF8气体中添加氙气(Xe)。 然而在专利文献2中，没有提到孔的间隔狭小时的问题、选择比的问题和蚀刻SiCOH膜时的问题。(专利文献O:特开平6-338479:段落0026、 0039、 0050和图1。 (专利文献2):特开平11-168090:段落0013、0014、0019和0020。
技术实现思路
本专利技术要解决使用由含碳和氟的化合物形成的活性种生成用的气 体在蚀刻含有硅和氧的绝缘膜吋的问题。本专利技术的目的是要提供一种 在对形成于抗蚀剂掩摸上的相互相邻的凹部间隔在200nm以下的基板 进行蚀刻时，可抑制凹部的内周面的弯曲，可减少被蚀刻部位的条痕， 改善加工形状的。本专利技术的另一个目的是要提供一 种，该方法用由含有碳和氟的化合物形成的等离子 体，对在用于停止蚀刻的衬底膜上层叠的含有硅和氧的绝缘膜进行蚀 刻，可抑制凹部上端扩大，而且增大蚀刻时绝缘膜对于衬底膜的选择 比。本专利技术的一种，可利用等离子体，对包含形成 于抗蚀剂掩膜上的互相邻接的凹部间隔在200nm以下的图形的基板进 行蚀刻，其特征为，使包含由含碳和氟的化合物形成的活性种生成用 的气体，和含有氙气的不活泼性气体的处理气体等离子体化，进行蚀 刻。上述凹部除了埋入容量元件的孔和接触孔等以外，例如还包含线 路形成用的槽等。由含碳和氟的化合物形成的活性种生成用气体可举 出CF系气体，但CHF系气体也可以。作为CF系气体，如后述的实施方式那样，可以使用C4Fs气体，C4F6气体和CsF8气体等气体，但不限于此。采用不活泼性气体的理由之一是增加蚀刻所需要的活性种。根据 本专利技术，在抗蚀剂掩膜的凹部间隔为200nm以下极小的情况下，通过 使用氙气，从后述的实施方式可看出，可以抑制凹部内周面的弯曲。 其原因还不明确，其中之一可能是在使用Xe气的情况下，从含碳和氟 的化合物离解生成活性种时的离解程度小，因此，可抑制活性激烈的氟原子团等的多余的活性种的产生，使相对于抗蚀剂的反应弱。另外，上述不活泼性气体可以使用Xe气和Ar气的混合气体。Ar 气增加活性种的作用大，由于可使被蚀刻部位的蚀刻速度增大，因此 与Xe气混合，可以调节其混合比。在这种情况下，优选Xe气的流量 相对于Xe气和Ar气的总流量(Xe+Ar)的比率在O.l以上。当Xe气 的流量比率大时，对弯曲较好，但因为被蚀刻部位的蚀刻速度变慢， 因此应兼顾二者来设定上述的流量比率。另外，上述处理气体优选含 有氧气，这样，如果与氧气混合，可得到除去碳系堆积物的效果。另外，本专利技术的另一种，可利用等离子体对层 叠在衬底膜上的含硅和氧的绝缘膜进行蚀刻，形成凹部，其特征为，使包括含碳和氟的化合物形成的活性种气体，和包含 氩气和氮气的不活泼性气体的处理气体等离子体化，进行蚀刻。含有 硅和氧的膜，例如绝缘膜为氢氧碳化硅膜(SiCOH膜)。衬底膜为选自 碳化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜(SiON膜)和氧碳化硅膜(SiCO 膜)的膜。上述活性种生成用的气体为C4F/气体或CHF3气体。专利技术的效果采用本专利技术，当由含碳和氟的化合物生成活性种用的气体时，由 于使用含有Xe气体的不活泼性气体，在抗蚀剂掩膜上形成的相互邻接 的凹部间隔在200nm以下极小的情况下，可以抑制凹部弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体蚀刻方法，其特征为，　使用形成有互相邻接的凹部间隔在２００ｎｍ以下的图形的抗蚀剂掩膜，并通过将包括含碳和氟的化合物形成的活性种生成用的气体，和含有氩气和氙气的不活泼性气体的处理气体等离子体化，以在形成于所述抗蚀剂掩膜的凹部 的内周面不产生弯曲的方式对层叠在衬底膜上的含硅和氧的绝缘膜进行蚀刻。

【技术特征摘要】
JP 2003-9-8 2003-315844;JP 2004-8-18 2004-2382501. 一种等离子体蚀刻方法，其特征为，使用形成有互相邻接的凹部间隔在200nm以下的图形的抗蚀剂掩膜，并通过将包括含碳和氟的化合物形成的活性种生成用的气体，和含有氩气和氙气的不活泼性气体的处理气体等离子体化，以在形成于所述抗蚀剂掩膜的凹部的内周面不产生弯曲的方式对层叠在衬底膜上的含硅和氧的绝缘膜进行蚀刻。2. 如权利要求1所述的等离子体蚀刻方法，其特征为，氙气的流 量相对于氙气和氩气的总流量的比率为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤和也，小野胜彦，水野秀树，小笠原正宏，北村彰规，小林典之，稻田靖，冈本晋，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]