[发明专利]等离子体蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法，其为在半导体器件的制造工序中、在等离子体条件下使用处理气体的等离子体蚀刻方法，其中，在对硅氧化物和选自硅氮化物、硅和有机膜中的至少一种同时进行蚀刻时，选择性地对硅氧化物进行等离子体蚀刻。

背景技术

半导体器件的制造中，在将硅化合物膜[例如，SiO₂膜、Si₃N₄(SiN)膜、SiC膜等]微细加工成所期望的形状时，具有使用处理气体进行等离子体蚀刻的工序。进行等离子体蚀刻时，成为加工的对象的硅化合物膜与在同一基板上混在一起的不需要加工(非加工对象)的硅化合物膜和/或有机膜的蚀刻选择性变得重要。

目前为止，为了对于这样的加工对象和非加工对象的硅化合物的种类、组合，满足蚀刻速度和蚀刻选择比的要求，提出了各种的等离子体蚀刻用的处理气体。例如，非专利文献1、专利文献1中记载了对于硅氧化膜的蚀刻使用C₄F₆、C₄F₈、C₅F₈这样的氟碳、CH₃F、C₅HF₇这样的氢氟碳作为处理气体的方法。

上述的氟碳、氢氟碳通常在等离子体蚀刻时与氩等稀有气体、氧混合使用。这是因为，如果只使用氟碳或氢氟碳作为处理气体，则在基板上形成厚的等离子体聚合膜，蚀刻不进行。

其中，为了稀释氟碳、氢氟碳而使用稀有气体，为了控制作为等离子体聚合膜的前体、也是有助于蚀刻的活性种的CFx(x为1～3的整数)的量而使用氧。如果CFx的量多，则在基板上发生聚合膜形成，在成为了适当的量的阶段，蚀刻才进行。

控制CFx的量时，通常用混合的氧的流量进行调节。例如，如果一点点地使氧混合流量增加，则硅氧化物的聚合速度缓慢地降低，不久从聚合膜形成优先发生的氧混合流量范围变为将硅氧化物蚀刻的氧的流量范围。在该流量范围中，如果相对于例如硅氮化物、硅、光致抗蚀剂等的有机膜，硅氧化物的蚀刻速度足够高，则选择比良好的硅氧化物的蚀刻成为可能。

另外，在硅氧化物的蚀刻中，想要对于例如硅实现选择性的蚀刻的情况下，已知添加氢气的方法。添加氢气的原因在于，由于由氟碳气体生成的氟自由基对硅进行蚀刻，因此添加氢气而使氟自由基成为HF的形式从而将其捕捉，防止将硅蚀刻。

但是，使用氢气在安全对策上并不容易，另外，同时使用氢气和氧气更不容易。

作为解决这样的问题的方法，考虑例如使用在气体的分子中包含氢原子的氢氟碳的方法。

但是，氢氟碳与氟碳相比容易聚合，如果想要通过添加氧来控制蚀刻，则同时满足充分的蚀刻速度和高蚀刻选择性的气体的流量调节变得极其困难。

另外，在硅氧化物的蚀刻中，硅氮化物、硅、有机膜等多种非加工对象在基板上混在一起，如果选定对于所有材料都确保高选择比的条件，则硅氧化膜的蚀刻速度降低，因此蚀刻工序的生产率变差也成为问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5440170号(US2010/0264116A1)

非专利文献

非专利文献1：Nishi等，Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology、第二版(2007)第21-43页

发明内容

发明要解决的课题

本发明鉴于上述现有技术而完成，其目的在于提供如下的等离子体蚀刻方法：在硅氧化物的蚀刻中，即使不使用氧、氢也能够获得足够高的蚀刻速度并且实现与硅氮化物、硅、有机材料的高蚀刻选择性。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题而使用各种化合物作为蚀刻气体，对于硅氧化膜的等离子体蚀刻方法进行了深入研究。其结果发现：如果使用满足某特定的条件的氢氟醚作为等离子体蚀刻用的处理气体，则可同时获得充分的蚀刻速度和相对于选自硅氮化物、硅、有机膜中的至少1种的非加工对象物的高的蚀刻选择比，完成了本发明。

这样，根据本发明，可提供下述(1)～(4)的等离子体蚀刻方法。

(1)一种等离子体蚀刻方法，是在等离子体条件下使用处理气体的等离子体蚀刻方法，其特征在于，使用选自由式(I)表示的氢氟醚中的至少1种作为处理气体。

[化学式1]

C_mF_2m+1-O-CH₂-R (I)