JPWO2022230118A5

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Publication number: JPWO2022230118A5
Application number: JP2023514954A
Authority: JP
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2041-04-28

Description

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、ＮＦ_３、Ｏ_２、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのそれぞれのガスのうち一つ以上のガスを更に含んでいてもよい。

具体的に、工程ＳＴｂにおけるフッ化水素ガスの流量は、希ガスを含まない処理ガス又は希ガスを除いた処理ガスの全流量に対して、７０体積％以上、８０体積％以上、８５体積％以上、９０体積％以上、又は９５体積％以上であってもよい。なお、処理ガスが炭素含有ガス等の他のガスを更に含む場合には、フッ化水素ガスの流量は、希ガスを含まない処理ガス又は希ガスを除いた処理ガスの全流量に対して、１００体積％未満、９９．５体積％以下、９８体積％以下、又は９６体積％以下であってもよい。

一例では、フッ化水素ガスの流量は、希ガスを含まない処理ガス又は希ガスを除いた処理ガスの全流量に対して、７０体積％以上、９６体積％以下に調整される。処理ガス中のフッ化水素ガスの流量をこのような範囲内の流量に制御することにより、マスクＭＫのエッチングを抑制しつつ、高いエッチングレートで膜ＳＦをエッチングすることができる。例えば、マスクＭＫのエッチングに対する膜ＳＦのエッチングの選択比は、５以上の高い選択比となる。その結果、３次元構造を有するＮＡＮＤフラッシュメモリの製造プロセスのように高いアスペクト比が要求されるプロセスにおいても、実効性のある速度で膜ＳＦをエッチングすることができる。また、このような高い選択比に起因して、炭素含有ガス等の堆積性ガスの添加量を抑制することができるため、マスクＭＫの開口が閉塞するリスクを低減することができる。

図６の（ａ）、図６の（ｂ）、及び図６の（ｃ）に示すように、一実施形態の工程ＳＴｂでは、処理ガスに含まれる炭素含有ガスの流量及び／又はチャンバ内の圧力が変更される。例えば、処理ガスに含まれる炭素含有ガスの流量及び／又はチャンバ内の圧力は、段階的に減少されてもよい。図６の（ａ）に示すように、工程ＳＴｂでは、処理ガスに含まれる炭素含有ガスの流量及び／又はチャンバ内の圧力は、一段階で減少されてもよい。或いは、図６の（ｂ）に示すように、工程ＳＴｂでは、処理ガスに含まれる炭素含有ガスの流量及び／又はチャンバ内の圧力は、多段階で減少されてもよい。処理ガスに含まれる炭素含有ガスの流量及び／又はチャンバ内の圧力の段階的な減少において、各段階の時間長は同一であってもよい。或いは、図６の（ｃ）に示すように、処理ガスに含まれる炭素含有ガスの流量及び／又はチャンバ内の圧力の段階的な減少において、各段階の時間長は、異なっていてもよい。

第１９の実験では、第１７の実験のサンプル基板と同じサンプル基板の膜ＳＦのプラズマエッチングを行った。第１９の実験のプラズマエッチングは、チャンバ内の圧力が１５ｍＴｏｒｒ（２Ｐａ）である点において第１７の実験のプラズマエッチングの条件と異なっていた。第１９の実験では、第１４の実験におけるＢｏｗＣＤに対してＢｏｗＣＤの増加が抑制されており、且つ、ＢｏｔｔｏｍＣＤが第１４の実験におけるＢｏｔｔｏｍＣＤに対して約１．４倍増加していた。したがって、チャンバ内の圧力を比較的低い圧力に設定し、且つ、処理ガスに含まれる炭素含有ガスの流量を段階的に減少させることにより、ＢｏｗＣＤを抑制しつつ、凹部の垂直性を更に高めることが可能であることが確認された。

Claims

（ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内に基板を準備する工程であり、該基板はマスク及び該マスク下に設けられたシリコン含有膜を含む、該工程と、
（ｂ）前記チャンバ内で処理ガスから生成されたプラズマからの化学種により前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
を含み、
前記処理ガスは、フッ化水素ガス及び炭素含有ガスを含み、
希ガスを含まない前記処理ガスにおける全てのガスの流量のうち前記フッ化水素ガスの流量が最も多いか、前記処理ガスにおける希ガスを除く全てのガスの流量のうち前記フッ化水素ガスの流量が最も多い、
エッチング方法。
前記処理ガスは、リン含有ガスを更に含む、請求項１に記載のエッチング方法。
前記処理ガスは、アミン系ガスを更に含む、請求項１に記載のエッチング方法。
前記炭素含有ガスは、その分子中の炭素原子数が一つ以上、六つ以下であるフルオロカーボン及び／又はハイドロフルオロカーボンを含む、請求項１～３の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記（ｂ）において、前記炭素含有ガスの流量が段階的に減少される、請求項１～４の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記（ｂ）において、前記チャンバ内の圧力が０．６６６パスカル以上、２．６６６パスカル以下に設定される、請求項５に記載のエッチング方法。
前記炭素含有ガスは、ＣＦ _４、Ｃ _２Ｆ _２、Ｃ _２Ｆ _４、Ｃ _３Ｆ _８、Ｃ _４Ｆ _６、Ｃ _４Ｆ _８、Ｃ _５Ｆ _８、ＣＨＦ _３、ＣＨ _２Ｆ _２、ＣＨ _３Ｆ、Ｃ _２ＨＦ _５、Ｃ _２Ｈ _２Ｆ _４、Ｃ _２Ｈ _３Ｆ _３、Ｃ _２Ｈ _４Ｆ _２、Ｃ _３ＨＦ _７、Ｃ _３Ｈ _２Ｆ _２、Ｃ _３Ｈ _２Ｆ _６、Ｃ _３Ｈ _２Ｆ _４、Ｃ _３Ｈ _３Ｆ _５、Ｃ _４Ｈ _５Ｆ _５、Ｃ _４Ｈ _２Ｆ _６、Ｃ _５Ｈ _２Ｆ _１０、ｃ－Ｃ _５Ｈ _３Ｆ _７、ＣＨ _４、Ｃ _２Ｈ _６、Ｃ _３Ｈ _６、Ｃ _３Ｈ _８、Ｃ _４Ｈ _１０、ＣＣｌ _４、ＣＨ _ｘＣｌ _ｙ、ＣＦ _ｘＢｒ _ｙ、ＣＦ _ｘＩ _ｙ、Ｃ _ｘＦ _ｙＩ _ｚのそれぞれのガスのうち一つ以上のガスを含み、ここで、ｘ、ｙ、ｚは１以上の整数である、請求項１～６の何れか一項に記載のエッチング方法。
（ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内に基板を準備する工程であり、該基板はシリコン含有膜及び該シリコン含有膜上に設けられたマスクを含む、該工程と、
（ｂ）前記チャンバ内で処理ガスから生成されたプラズマからの化学種により前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
を含み、
前記処理ガスは、フッ化水素ガスを含み、リン含有ガス又はアミン系ガスを更に含み、
希ガスを含まない前記処理ガスにおける全てのガスの流量のうち前記フッ化水素ガスの流量が最も多いか、前記処理ガスにおける希ガスを除く全てのガスの流量のうち前記フッ化水素ガスの流量が最も多い、
エッチング方法。
前記処理ガスは、ＮＦ_３、Ｏ_２、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのそれぞれのガスのうち一つ以上のガスを更に含む請求項１～８の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記処理ガスは、ハロゲン含有ガスを更に含む、請求項１～９の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記ハロゲン含有ガスは、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ、ＢＣｌ_３、ＣＨ_ｘＣｌ_ｙ、ＣＦ_ｘＢｒ_ｙ、ＣＦ_ｘＩ_ｙ、ＣｌＦ_３、ＩＦ_５、ＩＦ_７、ＢｒＦ_３のそれぞれのガスのうち一つ以上のガスを含み、ここで、ｘ、ｙは１以上の整数である、請求項１０に記載のエッチング方法。
前記処理ガスは、塩素含有ガスを更に含む、請求項１～９の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記塩素含有ガスは、Ｃｌ _２、ＨＣｌ、ＢＣｌ _３、及びＣＨ _ｘＣｌ _ｙのそれぞれのガスのうち一つ以上を含み、ここで、ｘ、ｙは１以上の整数である、請求項１２に記載のエッチング方法。
前記塩素含有ガスは、ＨＣｌを含む、請求項１２に記載のエッチング方法。
前記処理ガスは、ヨウ素含有ガスを更に含む、請求項１～１４の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記ヨウ素含有ガスは、ＨＩ、ＩＦ_ｔ、及びＣ_ｘＦ_ｙＩ_ｚのうち一つ以上を含み、ここで、ｔ、ｘ、ｙ、ｚは、１以上の整数である、請求項１５に記載のエッチング方法。
前記（ｂ）において、前記チャンバ内の圧力が段階的に減少される、請求項１～１６の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜及び／又はシリコン窒化膜を含む、請求項１～１７の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記シリコン含有膜は、多結晶シリコン膜を更に含む、請求項１８に記載のエッチング方法。
前記マスクは炭素含有マスクである、請求項１～１９の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記マスクは金属含有マスクである、請求項１～１９の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記基板は、前記チャンバ内の基板支持器上に載置され、
前記（ｂ）において、
前記基板支持器又は該基板支持器の上方に設けられた上部電極に第１の周波数を有する高周波電力が供給され、
前記基板支持器に第２の周波数を有する電気バイアスが供給される、
請求項１～２１の何れか一項に記載のエッチング方法。
前記電気バイアスは、前記第２の周波数を有する高周波電力であるか、第２の周波数で周期的に発生される電圧のパルス波である、請求項２２に記載のエッチング方法。
前記電気バイアスのパルス波が、第３の周波数で前記基板支持器に周期的に供給される、請求項２３に記載のエッチング方法。
前記（ｂ）は、前記基板支持器の温度が０℃以下に設定されてから開始される、請求項２２～２４の何れか一項に記載のエッチング方法。