[发明专利]等离子体处理方法和等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用等离子体对形成在被处理基板上的多层膜进行蚀刻的等离子体处理方法和等离子体处理装置。

背景技术

3D-NAND闪存等的三维叠层半导体存储器包括将不同种类的层交替层叠多个而成的叠层膜(例如参照下述专利文献1)。在叠层膜有时会形成贯通至基底膜的深凹部(洞(孔)、沟(槽))，在该深凹部的形成中使用等离子体蚀刻。

在对这样的多层膜进行蚀刻的等离子体处理中，对构成叠层膜的种类不同的每个层进行蚀刻时，叠层数越多蚀刻次数越增大，生产率下降。因此，使用包含为了蚀刻种类不同的层所需要的各气体的全部的处理气体，对叠层膜进行等离子体蚀刻，由此能够通过一次等离子体蚀刻形成在不同种类的层中贯通的凹部。

在这样蚀刻叠层膜时，将图案化有用于在叠层膜上形成凹部的开口部的掩模层形成在叠层膜上，以该掩模层作为掩模对叠层膜进行等离子体蚀刻。具体而言，已知通过进行等离子体蚀刻的主蚀刻和之后使深孔的下端(底部)形状(底部CD值)扩大的过蚀刻而形成深孔。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-266944号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

但是，在这样的叠层膜的蚀刻中，在主蚀刻中逐渐深挖叠层膜时必须避免开口宽度扩大，在过蚀刻中必须通过使深孔的下端(底部)的形状(底部CD)扩大，以防止成为锥形状。如果深孔的下端(底部)形成为锥形状，则例如在后步骤中，有着在垂直硅蚀刻时不能够进行修正而导致对元件的电气特性造成影响等的问题。为了使得深孔的下端(底部)不成为锥状，在主蚀刻中使得与其它气体相比，氧气的流量比较小，使CF聚合物的深积量(附着量)较多，在过蚀刻中使得与其它气体相比，氧气的流量比较大，使CF聚合物的沉积量较少即可。

但是，这样做的话，如果CF聚合物的沉积量较少的过蚀刻的时间过长，则即使深孔的下端(底部)形状能够被调整为不成为锥状，也会过大地蚀刻至基底硅层而产生基底损失。相反地，如果CF聚合物的沉积量较多的主蚀刻的时间过长，则即使能够抑制对基底硅层的蚀刻(基底损失)，也不能够充分进行深孔的下端(底部)形状的调整。

于是，本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于，提供一种在对多层膜进行等离子体蚀刻时，在扩大凹部的下端(底部)形状的同时能够抑制基底损失的等离子体处理方法等。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，根据本发明的一个方面，提供一种等离子体处理方法，其在处理室内配置被处理基板，通过生成处理气体的等离子体，以形成了图案的掩模层作为掩模对在上述被处理基板形成的多层膜进行等离子体蚀刻，该等离子体处理方法的特征在于：上述多层膜包括形成在基底硅膜上的相对介电常数不同的第一膜和第二膜交替叠层而成的叠层膜，该等离子体处理方法进行下述步骤：将包含氟碳类气体和氧气的处理气体导入上述处理室内生成等离子体，进行等离子体蚀刻，由此在上述叠层膜形成直至规定深度的凹部的主蚀刻步骤；和之后形成凹部直至基底硅膜露出的过蚀刻步骤，上述过蚀刻步骤反复进行2次以上的下述过蚀刻：使上述氧气对上述氟碳类气体的流量比相比于上述主蚀刻增加而进行的第一过蚀刻；使上述氧气对上述氟碳类气体的流量比相比于上述第一过蚀刻减少而进行的第二过蚀刻。

根据这样的本发明，在对多层膜进行等离子体蚀刻时，能够在主蚀刻步骤后，进行反复进行2次以上的CF类聚合物的沉积量少的第一过蚀刻和CF类聚合物的沉积量多的第二过蚀刻的过蚀刻步骤，因此能够扩大凹部的下端形状，并且CF类聚合物作为基底硅膜的保护膜起作用而抑制基底硅膜的蚀刻。由此能够抑制基底损失。

进一步，通过反复进行第一过蚀刻和第二过蚀刻，能够使在主蚀刻中残留的多层膜的蚀刻继续进行，并且当基底硅膜露出时抑制蚀刻的进行，因此也能够抑制基底损失的偏差。