[发明专利]等离子处理方法以及等离子处理装置

说明书

在重复进行沉积工序和蚀刻工序的循环蚀刻中，高精度地控制图案上的沉积膜厚来长时间稳定地蚀刻成所期望的形状。具备：沉积工序(S1)，将具有堆积性的反应性气体导入处理室，在被蚀刻基板的被蚀刻图案的表面形成堆积层；蚀刻工序(S2)，将堆积层与被蚀刻图案表面的反应生成物除去；和工序(S3)，在交替实施两个工序来加工微细图案的循环蚀刻的、形成堆积层的沉积工序时，将光照射到被蚀刻图案，根据由被蚀刻图案反射的特定波长的干涉光的变化来监视堆积层的膜厚的变化量，决定形成循环蚀刻的下一次循环以后的堆积层的工序的处理条件，以使得根据监视到的堆积层的膜厚的变化量算出的沉积膜厚的指标与参考数据比较收入给定的范围内。

技术领域

本发明涉及等离子处理方法以及等离子处理装置，特别涉及适于控制图案上的沉积膜厚的等离子蚀刻的技术。

背景技术

由于半导体元件等功能元件产品的微细化，利用双重图案形成等这样将薄膜的间隔壁的侧壁用作掩模的多重图案形成的器件加工技术的开发正在加速。

与此相伴，在三维等器件的加工工序中，将薄膜间隔壁等各种绝缘性的材料作为掩模的槽加工的技术变得重要。掩模或栅极绝缘膜、蚀刻阻挡层等的厚度变薄，要求在原子层级别下对形状进行控制的高选择性的加工。另外，伴随器件的三维化，对复杂的形状进行加工的工序正在增加，例如，同时对形成于距晶片表面不同深度的层的图案进行加工，或对开口尺寸根据深度而改变的图案进行加工等。过去已知如下技术：在加工Si或SiO₂等氧化膜以及Si₃N₄等氮化膜的等离子蚀刻中，为了对被蚀刻材料具有高选择比地加工微细的槽或孔，而使用氟碳气体或氢氟烃气体等堆积性高的混合气体来进行蚀刻。与此相对，在专利文献1中，公开了一种控制蚀刻参数以使得在蚀刻中掩模上的沉积膜的厚度成为容许值以内的方法。

作为应对近年的三维器件的微细化、薄膜化、高选择化的干式蚀刻技术，通过重复进行沉积工序和蚀刻工序来精密地控制形状并实施加工的循环蚀刻技术的开发正在加速，在该循环蚀刻技术中，沉积工序通过堆积性高的气体来形成堆积膜，蚀刻工序进行基于离子照射或基于热的蚀刻。但是，在这样的利用堆积性高的气体的循环蚀刻中，需要精密地控制沉积工序中的沉积量和蚀刻工序中的离子能量等蚀刻参数来进行蚀刻，但由于蚀刻腔室壁状态或腔室内的气氛伴随时间的变化等，难以长时间稳定地精密控制沉积工序和蚀刻工序来蚀刻成所期望的形状。

与此相对，作为薄膜的膜厚测定技术，已知非专利文献1所示那样的技术，即，在重复进行吸附工序和脱离工序的原子层蚀刻中，用椭圆偏光仪来测定形成于未形成有图案的平坦的晶片上的吸附膜的厚度和被蚀刻材料的剩余膜厚。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2014-232825号公报

非专利文献

非专利文献1：Journal of Vacuum ScienceTechnology A32，020603(2014)

发明内容

发明要解决的课题

如上述那样，伴随近年来的三维器件中的图案的复杂化和微细化，循环蚀刻加工中的沉积量以及蚀刻形状会随着蚀刻腔室内的气氛伴随时间的变化而发生变化，因此难以长时间稳定地加二[二所期望的形状的图案。为了在循环蚀刻中再现性良好地实施加工，需要在短时间内精密地监视沉积工序中的沉积量、蚀刻工序的蚀刻量，并立即调整蚀刻参数。