TW201635371A

TW201635371A - 蝕刻方法（三）

Info

Publication number: TW201635371A
Application number: TW105101026A
Authority: TW
Inventors: Hikaru Watanabe; Akihiro Tsuji
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2016-10-01
Also published as: TWI684218B; KR102513051B1; JP2016136606A; KR20160088816A

Abstract

能防止開口閉塞，並相對於氮化矽所構成之第2區域而蝕刻氧化矽所構成之第1區域。一實施形態之方法，係包含有：第1工序，係在收納被處理體之處理容器內產生含氟碳氣體之處理氣體的電漿，會在被處理體上形成含氟碳之沉積物；第2工序，係在收納被處理體之處理容器內，產生含有含氧氣體及非活性氣體之處理氣體的電漿；以及，第3工序，係藉由沉積物所含有的氟碳之自由基來蝕刻第1區域。此方法中，係反覆實行含第1工序、第2工序及第3工序之機制。

Description

蝕刻方法(三)

本發明之實施形態係關於一種蝕刻方法，尤其係關於一種藉由對被處理體之電漿處理，而相對於氮化矽所構成之第2區域來選擇性地蝕刻氧化矽所構成之第1區域的蝕刻方法。

電子元件的製造中，會相對於氧化矽(SiO₂)所構成之區域來進行形成孔洞或溝渠之開口的處理。此般處理中，如美國專利第7708859號說明書所記載般，一般而言，會讓被處理體暴露在氟碳氣體之電漿來蝕刻該區域。

又，已知有一種相對於氮化矽所構成之第2區域來選擇性地蝕刻氧化矽所構成之第1區域的技術。此般技術之一範例，已知有SAC(Self-Aligned Contact)技術。關於SAC技術，則記載於日本特開2000-307001號公報。

為SAC技術處理對象之被處理體係具有氧化矽製之第1區域、氮化矽製之第2區域以及遮罩。第2區域係設來區劃出凹部，第1區域則是設來填埋該凹部且覆蓋第2區域，遮罩係設於第1區域上而提供開口於凹部上。以往的SAC技術中，如日本特開2000-307001號公報所記載，為了第1區域的蝕刻，會使用含氟碳氣體、氧氣及稀有氣體之處理氣體的電漿。藉由將被處理體暴露於此處理氣體的電漿，從遮罩開口所露出之部分的第1區域便會被蝕刻而形成上部開口。再者，藉由將被處理體暴露於處理氣體的電漿，則第2區域所包圍的部分，即凹部內的第1區域便會自我整合地被加以蝕刻。藉此，便會自我整合地形成連續於上部開口之下部開口。

【先前技術文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：美國專利第7708859號說明書

專利文獻2：日本特開2000-307001號公報

上述以往技術中，當進行第1區域之蝕刻時，會因來自氟碳之沉積物使得遮罩開口及/或第1區域之蝕刻所形成之開口變窄，依情況，該等開口可能會被閉塞。此結果，會使得第1區域之蝕刻率降低，依情況，會使得第1區域之蝕刻停止。

從而，便尋求要能防止開口閉塞，並相對於氮化矽所構成之第2區域而蝕刻氧化矽所構成之第1區域。

一樣態中，係提供一種藉由對被處理體之電漿處理，而相對於氮化矽所構成之第2區域來選擇性地蝕刻氧化矽所構成之第1區域的蝕刻方法。被處理體係具有區劃出凹部之第2區域、填埋該凹部且以覆蓋第2區域之方式來加以設置之第1區域、以及設於第1區域上之遮罩。此方法係包含有：(a)第1工序，係在收納被處理體之處理容器內產生含氟碳氣體之處理氣體的電漿，會在被處理體上形成含氟碳之沉積物；(b)第2工序，係在收納被處理體之處理容器內，產生含有含氧氣體及非活性氣體之處理氣體的電漿；以及，(c)第3工序，係藉由沉積物所含有的氟碳之自由基來蝕刻第1區域。此方法中，係反覆實行含第1工序、第2工序及第3工序之機制。

上述一樣態相關之方法會在第1工序中於被處理體表面上形成含氟碳之沉積物，在第3工序中藉由該沉積物中之氟碳的自由基來蝕刻第1區域，並會反覆實行含此般第1工序及第3工序之機制。然後，此方法會藉由實行第2工序，使用氧的活性基來適當地減少沉積物的量。從而，可防止遮罩開口及第1區域之蝕刻所形成之開口的閉塞。又，此方法中，由於處理氣體中含氧氣體會被非活性氣體所稀釋，故可抑制沉積物被過度地去除。

一實施形態中，遮罩係由有機材料所構成；遮罩上係設有含矽反射防止膜。此實施形態之方法係進一步含有：(d)第4工序，係在處理容器內，產生含氟碳之處理氣體的電漿，會在該第2區域露出前蝕刻該第1區域；以及，(e)第5工序，係在處理容器內產生含有含氧氣體之處理氣體的電漿。該機制係在該第4工序及該第5工序之實行後，被加以實行。此實施形態中，第4工序會在第1區域之蝕刻同時去除含矽反射防止膜。然後，藉由第5工序中所產生之氧的活性基來讓遮罩的開口寬度變廣。藉此，即便區劃開口的遮罩面附著有沉積物，仍可降低開口寬度的縮小量。

一實施形態中，第2工序一次會實行2秒以上，且第2工序中會以1nm/秒以下的速率來蝕刻沉積物。為了使用電漿處理裝置來實行上述機制，在第1~第3工序之各工序間轉移則需要時間來切換氣體。從而，第2工序需要實行2秒以上，但當如此般時間長度而使得第2工序之蝕刻率過高時，用以保護第2區域之沉積物便可能會被過度去除。藉由第2工序中以1nm/秒以下的速率來蝕刻沉積物，便可適當地調整被處理體上所形成之沉積物的量。

一實施形態之機制中，會在第1工序及第3工序之間實行第2工序；該機制進一步含有其他工序，係在收納被處理體之處理容器內，產生含有含氧氣體及非活性氣體之處理氣體的電漿。第3工序之施行時，會釋放出構成被處理體上所附著之沉積物的物質，該物質會再度附著於被處理體，而形成讓遮罩開口及第1區域之蝕刻所形成之開口寬度變窄的沉積物，依情況，該沉積物亦會閉塞該等開口。依此實施形態，會在第3工序實行後讓被處理體暴露於氧的活性基，故可減少讓開口寬度變窄的沉積物，可更確實地防止開口的閉塞。

如以上所說明，便可防止開口閉塞，並相對於氮化矽所構成之第2區域而蝕刻氧化矽所構成之第1區域。

10‧‧‧電漿處理裝置

12‧‧‧處理容器

30‧‧‧上部電極

PD‧‧‧載置台

LE‧‧‧下部電極

ESC‧‧‧靜電夾具

40‧‧‧氣體源群

42‧‧‧閥群

44‧‧‧流量控制器群

50‧‧‧排氣裝置

62‧‧‧第1高頻電源

64‧‧‧第2高頻電源

Cnt‧‧‧控制部

W‧‧‧晶圓

R1‧‧‧第1區域

R2‧‧‧第2區域

OL‧‧‧有機膜

AL‧‧‧含矽反射防止膜

MK‧‧‧遮罩

DP‧‧‧沉積物

圖1係顯示一實施形態相關之蝕刻方法的流程圖。

圖2係例示一實施形態相關之蝕刻方法適用對象的被處理體的剖視圖。

圖3係概略顯示可用於圖1所示方法之實施的電漿處理裝置一範例之圖式。

圖4係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖5係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖6係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖7係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖8係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖9係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖10係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖11係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖12係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖13係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖14係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖15係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖16係顯示圖1所示方法於實施途中階段的被處理體之剖視圖。

圖17係顯示其他實施形態相關之蝕刻方法的流程圖。

圖18係顯示圖17所示方法的工序ST14實行後之被處理體的剖視圖。

圖19係顯示圖17所示方法的工序ST14實行後之被處理體的剖視圖。

以下便參照圖式，就各種實施形態來詳細說明。另外，各圖式中係對相同或相當之部分賦予相同符號。

圖1係顯示一實施形態相關之蝕刻方法的流程圖。圖1所示方法MT係藉由對被處理體之電漿處理，而相對於氮化矽所構成之第2區域來選擇性地蝕刻氧化矽所構成之第1區域的蝕刻方法。

圖2係例示一實施形態相關之蝕刻方法適用對象的被處理體的剖視圖。如圖2所示，被處理體，即晶圓W係具有基板SB、第1區域R1、第2區域R2及之後構成遮罩的有機膜OL。一範例中，晶圓W可為製造片型場效電晶體途中所獲得者，進一步地，具有隆起區域RA、含矽反射防止膜AL以及阻劑遮罩RM。

隆起區域RA係設置為從基板SB隆起。此隆起區域RA可構成例如閘極區域。第2區域R2係由氮化矽(Si₃N₄)所構成，而設置於隆起區域RA表面以及基板SB表面上。此第2區域R2如圖2所示，係以區劃出凹部的方式來加以延伸。一範例中，凹部的深度約為150nm，凹部的寬度約為20nm。

第1區域R1係由氧化矽(SiO₂)所構成，並設於第2區域R2上。具體而言，第1區域R1會填埋第2區域R2所區劃之凹部，並以覆蓋該第2區域之方式來加以設置。

有機膜OL係設在第1區域R1上。有機膜OL可由有機材料，例如非晶碳所構成。反射防止膜AL係設在有機膜OL上。阻劑遮罩RM係設在反射防止膜AL上。阻劑遮罩RM係在第2區域R2所區劃之凹部上提供具有較該凹部寬度要廣寬度之開口。阻劑遮罩RM之開口寬度例如為60nm。此般阻劑遮罩RM之圖案係藉由光微影技術來加以形成。

方法MT中，如圖2所示晶圓W般之被處理體會在電漿處理裝置內被加以處理。圖3係概略顯示可用於圖1所示方法之實施的電漿處理裝置一範例之圖式。圖3所示之電漿處理裝置10係電容耦合型電漿蝕刻裝置，具備略圓筒狀之處理容器12。處理容器12內壁面係由例如經陽極氧化處理之鋁所構成。此處理容器12係保全接地。

處理容器12底部上係設有略圓筒狀之支撐部14。支撐部14係由例如絕緣材料所構成。支撐部14係在處理容器12內從處理容器12底部而延伸於鉛直方向。又，處理容器12內係設有載置台PD。載置台PD係藉由支撐部14來加以支撐。

載置台PD會於其上面保持晶圓W。載置台PD係具有下部電極LE及靜電夾具ESC。下部電極LE係含有第1板體18a及第2板體18b。第1板體18a及第2板體18b係由例如鋁之金屬所構成而形成為略圓盤形狀。第2板體18b係設在第1板體18a上，並電性連接於第1板體18a。

第2板體18b上設有靜電夾具ESC。靜電夾具ESC係具有將導電膜之電極配置於一對絕緣膜或絕緣片之間的構造。靜電夾具ESC之電極係透過開關23而電性連接有直流電源22。此靜電夾具ESC會藉由來自直流電源22之直流電壓所產生的庫倫力等靜電力來吸附晶圓W。藉此，靜電夾具ESC便可保持晶圓W。

第2板體18b之周緣部上係以包圍晶圓W之邊緣及靜電夾具WSC之方式而設有聚焦環FR。聚焦環FR係設來提升蝕刻之均勻性。聚焦環FR係由依蝕刻對象膜之材料而適當選擇的材料所構成，例如可由石英所構成。

第2板體18b內部係設有冷媒流道24。冷媒流道24會構成溫度調整機構。冷媒流道24會透過配管26a而從處理容器12外部所設置之冷卻單元而供給有冷媒。被供給至冷媒流道24之冷媒會透過配管26b而回到冷卻單元。如此般，冷媒流道24與冷卻單元之間便會循環有冷媒。藉由控制此冷媒的溫度，便可控制靜電夾具ESC所支撐之晶圓W的溫度。

又，電漿處理裝置10係設有氣體供給管線28。氣體供給管線28會將來自傳熱氣供給機構之傳熱氣體，例如He氣體供給至靜電夾具ESC上面與晶圓W內面之間。

又，電漿處理裝置10係具備有上部電極30。上部電極30係在載置台PD上方中，與該載置台PD對向配置。下部電極LE及上部電極30係設置為略互相平行。上部電極30及下部電極LE之間會提供出用以對晶圓W進行電漿處理之處理空間S。

上部電極30係透過絕緣性遮蔽構件32而被支撐在處理容器12之上部。一實施形態中，上部電極30可構成為可改變自載置台PD上面，亦即晶圓載置面之鉛直方向距離。上部電極30可含有電極板34及電極支撐體36。電極板34會面向處理空間S，並在該電極板34設有複數氣體噴出孔34a。此電極板34在一實施形態中，係由矽所構成。

電極支撐體36係裝卸自如地支撐電極板，可由例如鋁之導電材料所構成。此電極支撐體36可具有水冷構造。電極支撐體36內部係設有氣體擴散室36a。從此氣體擴散室36a朝下方延伸有連通於氣體噴出孔34a之複數氣體流通孔36b。又，電極支撐體36係形成有將處理氣體導入至氣體擴散室36a之氣體導入口36c，此氣體導入口36c係連接有氣體供給管38。

氣體供給管38係透過閥群42及流量控制器群44而連接有氣體源群40。氣體源群40含有複數氣體源。一範例中，氣體源群40係含有一個以上之氟碳氣體源、稀有氣體源、氮氣體(N₂氣體)源、氫氣體(H₂氣體)源以及含氧氣體源。一個以上之氟碳氣體源在一範例中，可含有C₄F₈氣體源、CF₄氣體源以及C₄F₆氣體源。稀有氣體源可為He氣體、Ne氣體、Ar氣體、Kr氣體、Xe氣體之任意稀有氣體源，一範例中，為Ar氣體源。又，含氧氣體源在一範例中，可為氧氣體(O₂氣體)源。另外，含氧氣體可為含氧之任意氣體，例如，可為CO氣體或CO₂氣體之氧化碳氣體。

閥群42含有複數閥，流量控制器群44含有稱為質流控制器之複數流量控制器。氣體源群40之複數氣體源會分別透過閥群42之對應閥及流量控制器群44之對應流量控制器來連接於氣體供給管38。

又，電漿處理裝置10中，係沿著處理容器12內壁而裝卸自如地設有沉積物遮罩46。沉積物遮罩46亦設在支撐部14外周。沉積物遮罩46會防止蝕刻副產物(沉積物)附著在處理容器12，可由在鋁材披覆Y₂O₃等之陶瓷所構成。

處理容器12底部側，且在支撐部14與處理容器12側壁之間系設有排器板體48。排氣板體48可由例如在鋁材披覆Y₂O₃等之陶瓷所構成。此排氣板體48下方且在處理容器12處係設有排氣口12e。排氣口12e係透過排氣管52而連接有排氣裝置50。排氣裝置50係具有渦輪分子泵等之真空泵，可將處理容器12內之空間減壓至所欲真空度。又，處理容器12側壁係設有晶圓W之搬出入口12g，此搬出入口12g係藉由閘閥54而可開閉。

又，電漿處理裝置10進一步具備有第1高頻電源62及第2高頻電源64。第1高頻電源62係產生電漿產生用高頻電力之電源，會產生例如27~100MHz頻率之高頻電力。第1高頻電源62係透過匹配器66連接至上部電極30。匹配器66係用以整合第1高頻電源62之輸出阻抗與負荷側(上部電極30側)之輸入阻抗之電路。另外，第1高頻電源62亦可透過匹配器66連接至下部電極LE。

第2高頻電源64係產生用以將離子吸引至晶圓W之高頻偏壓電力的電源，會產生例如400kHz~13.56MHz範圍內頻率之高頻偏壓電力。第2高頻電源64係透過匹配器68連接至下部電極LE。匹配器68係用以整合第2高頻電源64之輸出阻抗與負荷側(下部電極LE側)之輸入阻抗之電路。

又，電漿處理裝置10更具有電源70。電源70係連接至上部電極30。電源70會將用以使存在於處理空間S內之正離子吸引至電極板34的電壓施加至上部電極30。一範例中，電源70係產生負直流電壓之直流電源。另一範例中，電源70亦可為產生較低頻率交流電壓之交流電源。從電源施加至上部電極的電壓可為-150V以下的電壓。亦即，電源70施加至上部電極30的電壓可為絕對值150以上之負電壓。此般電壓由電源70施加至上部電極30時，存在於處理空間S之正離子便會衝撞電極板34。藉此，便會從電極板34釋出二次電子及/或矽。所釋出的矽會與存在於處理空間S內之氟的活性基結合，而降低了氟活性基的量。

又，一實施形態中，電漿處理裝置10可更具有控制部Cnt。此控制部Cnt係具備處理器、記憶部、輸入裝置、顯示裝置等的電腦，會控制電漿處理裝置10之各部。此控制部Cnt中，操作員可進行用以管理電漿處理裝置10之指令輸入操作等，又，藉由顯示裝置，便可將電漿處理裝置10之運作狀況可視化地加以顯示。再者，控制部Cnt之記憶部係儲存有用以讓處理器來控制電漿處理裝置10所實行之各種處理的控制程式，或用以對應於處理條件來讓電漿處理裝置10之各部實行處理之程式，亦即處理配方。

以下，便再度參照圖1，就方法MT來詳細說明。以下說明中，會適當參照圖2、圖4~圖16。圖4~圖16係顯示方法MT實施途中階段之被處理體的剖視圖。另外，以下說明中，方法MT中係就使用圖3所示之電漿處理裝置10處理圖2所示之晶圓W的範例來加以說明。

首先，方法MT中，會將圖2所示之晶圓W搬入至電漿處理裝置10內，將該晶圓W載置於載置台PD上，並藉由該載置台PD來加以保持。

方法MT中，接著，會實行工序ST1。工序ST1中，會蝕刻反射防止膜AL。因此，工序ST1中，會從氣體源群40之複數氣體源中所選擇之氣體源將處理氣體供給至處理容器12內。此處理氣體含有氟碳氣體。氟碳氣體可含有例如C₄F₈氣體及CF₄氣體中之一種以上。又，此處理氣體更可含有稀有氣體，例如Ar氣體。又，工序ST1中，排氣裝置50會作動，而將處理容器12內之壓力設定在既定壓力。進一步地，工序ST1中，來自第1高頻電源62之高頻電力會供給至上部電極30，來自第2高頻電源64之高頻偏壓電力會供給至下部電極LE。

以下，便例示工序ST1中之各種條件。

‧處理容器內壓力：10mTorr(1.33Pa)~50mTorr(6.65Pa)

‧處理氣體

C₄F₈氣體：10sccm~30sccm

CF₄氣體：150sccm~300sccm

Ar氣體：200sccm~500sccm

‧電漿產生用高頻電力：300W~1000W

‧高頻偏壓電力：200W~500W

工序ST1中，會產生處理氣體的電漿，並藉由氟碳活性基來蝕刻從阻劑遮罩RM開口所露出部分之反射防止膜AL。其結果如圖4所示，反射防止膜AL之全區域中，從阻劑遮罩RM開口所露出之部分便會被去除。亦即，阻劑遮罩RM之圖案會被轉印至反射防止膜AL，而於反射防止膜AL形成提供開口之圖案。另外，工序ST1中上述電漿處理裝置10之各部動作可藉由控制部Cnt來加以控制。

接著，工序ST2中，會蝕刻有機膜OL。因此，工序ST2中，會從氣體源群40之複數氣體源中所選擇之氣體源將處理氣體供給至處理容器12內。此處理氣體可含有氫氣及氮氣。另外，工序ST2中所使用之處理氣體只要能蝕刻有機膜，則亦可為其他氣體，例如含氧氣之處理氣體。又，工序ST2中，排氣裝置50會作動，而將處理容器12內之壓力設定在既定壓力。進一步地，工序ST2中，來自第1高頻電源62之高頻電力會供給至上部電極30，來自第2高頻電源64之高頻偏壓電力會供給至下部電極LE。

以下，便例示工序ST2中之各種條件。

‧處理容器內壓力：50mTorr(6.65Pa)~200mTorr(26.6Pa)

‧處理氣體

N₂氣體：200sccm~400sccm

H₂氣體：200sccm~400sccm

‧電漿產生用高頻電力：500W~2000W

‧高頻偏壓電力：200W~500W

工序ST2中，會產生處理氣體的電漿，並蝕刻從反射防止膜AL開口所露出部分之有機膜OL。又，阻劑遮罩RM亦會被蝕刻。其結果如圖5所示，阻劑遮罩RM會被去除，有機膜OL中，從反射防止膜AL開口所露出之部分會被去除。亦即，反射防止膜AL之圖案會被轉印至有機膜OL，而於有機膜OL形成提供開口MO之圖案，並從該有機膜OL來產生遮罩MK。另外，工序ST2中上述電漿處理裝置10之各部動作可藉由控制部Cnt來加以控制。

一實施形態中，會在工序ST2的實行後實行工序ST3。工序ST3中，第1區域R1會被蝕刻至第2區域R2露出前為止。亦即，該第1區域R1會被蝕刻到在第2區域R2上僅殘留極少第1區域R1。因此，工序ST3中，會從氣體源群40之複數氣體源中所選擇之氣體源將處理氣體供給至處理容器12內。此處理氣體含有氟碳氣體。又，此處理氣體更可含有稀有氣體，例如Ar氣體。又，此處理氣體更可含有氧氣。又，工序ST3中，排氣裝置50會作動，而將處理容器12內之壓力設定在既定壓力。再者，工序ST3中，來自第1高頻電源62之高頻電力會供給至上部電極30，來自第2高頻電源64之高頻偏壓電力會供給至下部電極LE。

工序ST3中，會產生處理氣體的電漿，並藉由氟碳活性基來蝕刻從遮罩MK開口所露出部分之第1區域R1。此工序ST3之處理時間係設定為當該工序ST3結束時，第1區域R1會以既定膜厚殘留在第2區域R2上。此工序ST3實行結果如圖6所示，會部分地形成上部開口UO。另外，工序ST3中上述電漿處理裝置10之各部動作可藉由控制部Cnt來加以控制。

於是，後述工序ST11中，係選擇相較第1區域R1之蝕刻，含氟碳之沉積物在含第1區域R1之晶圓W表面上的形成會較為優先的模式，亦即成為沉積模式的條件。另一方面，工序ST3中，係選擇相較於沉積物的形成，第1區域R1之蝕刻會較為優先的模式，亦即成為蝕刻模式的條件。因此，一範例中，工序ST3所利用之氟碳氣體可含有C₄F₈氣體及CF₄氣體中之一種以上。此範例之氟碳氣體係氟原子數相對於碳原子數的比(即氟原子數/碳原子數)會較工序ST11中所利用之氟碳氣體的氟原子數相對於碳原子數的比(即氟原子數/碳原子數)要高的氟碳氣體。又，一範例中，為了提高氟碳氣體的解離度，工序ST3中所利用之電漿產生用高頻電力可設定為較工序ST11中所利用之電漿產生用高頻電力要大的電力。依該等範例，便可實現蝕刻模式。又，一範例中，工序ST3中所利用高頻偏壓電力亦可設定為較工序ST11之高頻偏壓電力要大的電力。依此範例，便可提高離子相對於晶圓W被吸引之能量，而可高速地蝕刻第1區域R1。

以下，便例示工序ST3中之各種條件。

‧處理容器內壓力：10mTorr(1.33Pa)~50mTorr(6.65Pa)

‧處理氣體

C₄F₈氣體：10sccm~30sccm

CF₄氣體：50sccm~150sccm

Ar氣體：500sccm~1000sccm

O₂氣體：10sccm~30sccm

‧電漿產生用高頻電力：500W~2000W

‧高頻偏壓電力：500W~2000W

一實施形態中，接著會實行工序ST4。工序ST4中，會在處理容器12內產生含有含氧氣體之處理氣體的電漿。因此，工序ST4中，會從氣體源群40之複數氣體源中所選擇之氣體源將處理氣體供給至處理容器12內。此處理氣體在一範例中，可含有氧氣來作為含氧氣體。又，處理氣體更可含有稀有氣體(例如Ar氣體)或稱為氮氣之非活性氣體。又，工序ST4中，排氣裝置50會作動，而將處理容器12內之壓力設定在既定壓力。再者，工序ST4中，來自第1高頻電源62之高頻電力會供給至上部電極30。另外，工序ST4中，來自第2高頻電源64之高頻偏壓電力亦可不供給至下部電極LE。

工序ST4中，會產生氧的活性基，並藉由該氧的活性基使得遮罩MK的開口MO在其上端部分變廣。具體而言如圖7所示，區劃出開口MO上端部分之遮罩MK的上側肩部會以呈現錐狀之方式而被加以蝕刻。藉此，即便在爾後工序所產生之沉積物附著於區劃出遮罩MK之開口MO的面，仍可減低該開口MO寬度的縮小量。另外，工序ST4中上述電漿處理裝置10之各部動作可藉由控制部Cnt來加以控制。

於是，後述工序ST12中，則是減少各機制中所形成之微量沉積物，而需要抑制沉積物的過度減少。另一方面，工序ST4中，則是為了擴張遮罩MK之開口MO上端部分的寬度所實行者，故會要求其處理時間的減短。

以下，便例示工序ST4中之各種條件。

‧處理容器內壓力：30mTorr(3.99Pa)~200mTorr(26.6Pa)

‧處理氣體

O₂氣體：50sccm~500sccm

Ar氣體：200sccm~1500sccm

‧電漿產生用高頻電力：100W~500W

‧高頻偏壓電力：0W~200W

接著，方法MT中，為了蝕刻第1區域R1，會反覆地實行機制SQ。機制SQ係依序含有工序ST11、工序ST12及工序ST13。

機制SQ中，首先會實行工序ST11。工序ST11中，會在收納有晶圓W 的處理容器12中產生處理氣體的電漿。因此，工序ST11中，會從氣體源群40之複數氣體源中所選擇之氣體源將處理氣體供給至處理容器12內。此處理氣體含有氟碳氣體。又，此處理氣體更可含有稀有氣體，例如Ar氣體。又，工序ST11中，會使得排氣裝置50作動，讓處理容器12內之壓力設定在既定壓力。再者，工序ST11中，來自第1高頻電源62之高頻電力會施加至上部電極30。藉此，便會產生含氟碳氣體之處理氣體的電漿，而解離後的氟碳會沉積在晶圓W表面上，如圖8所示形成沉積物DP。相關工序ST11中之上述電漿處理裝置10的各部動作可藉由控制部Cnt來加以控制。

如上述，工序ST11中，會選擇成為沉積模式的條件。因此，一範例中，便會利用C₄F₆氣體來做為氟碳氣體。

以下，便例示工序ST11中之各種條件。

‧處理容器內壓力：10mTorr(1.33Pa)~50mTorr(6.65Pa)

‧處理氣體

C₂F₆氣體：2sccm~10sccm

Ar氣體：500sccm~1500sccm

‧電漿產生用高頻電力：100W~500W

‧高頻偏壓電力：0W

方法MT中，接著會實行工序ST12。工序ST12中，會在處理容器21中產生含有含氧氣體及非活性氣體之處理氣體的電漿。因此，工序ST12中，會從氣體源群40之複數氣體源中所選擇之氣體源將處理氣體供給至處理容器12內。一範例中，此處理氣體係含有氧氣來作為含氧氣體。又，一範例中，此處理氣體係含有稱為Ar氣體之稀有氣體來作為非活性氣體。非活性氣體亦可為氮氣。又，工序ST12中，會使得排氣裝置50作動，讓處理容器12內之壓力設定在既定壓力。再者，工序ST12中，來自第1高頻電源62之高頻電力會供給至上部電極30。工序ST12中，來自第2高頻電源64之高頻偏壓電力亦可不供給至下部電極LE。

工序ST12中，會產生氧的活性基，並因該氧的活性基，使得晶圓W上沉積物DP的量如圖9所示般適度地減少。其結果，便會防止因過剩沉積物DP而使得開口MO及上部開口UO閉塞。又，工序ST12所利用之處理氣體中，氧氣會因非活性氣體而被稀釋，故可抑制沉積物DP被過度去除。相關工序ST12中之上述電漿處理裝置10的各部動作可藉由控制部Cnt來加以控制。

以下，便例示工序ST12中之各種條件。

‧處理容器內壓力：10mTorr(1.33Pa)~50mTorr(6.65Pa)

‧處理氣體

O₂氣體：2sccm~20sccm

Ar氣體：500sccm~1500sccm

‧電漿產生用高頻電力：100W~500W

‧高頻偏壓電力：0W

一實施形態中，各機制之工序ST12，亦即工序ST12一次會實行2秒以上，且工序S12中的沉積物DP可以1nm/秒以下的速率來加以蝕刻。使用電漿處理裝置10般的電漿處理裝置來實行上述機制時，為了工序ST11、工序ST12及工序ST13之各工序間的轉移則需要氣體切換時間。從而，考慮到放電穩定所需的時間時，則工序ST12便需要實行2秒以上。但是，在此般長時間的期間中，沉積物DP的蝕刻率過高時，可能會過度去除用以保護第2區域R2之沉積物。因此，工序ST12中係以1nm/秒以下的速率來蝕刻沉積物DP。藉此，便可適當地調整晶圓W上所形成之沉積物DP的量。另外，工序ST12中沉積物DP之蝕刻為1nm/秒以下的速率可從處理容器內的壓力、處理氣體中氧因稀有氣體所稀釋的程度，亦即氧濃度，以及電漿產生用高頻電力之上述條件而加以選擇來達成。

接著，工序ST13中，會蝕刻第1區域R1。因此，工序ST13中，會從氣體源群40之複數氣體源中所選擇之氣體源將處理氣體供給至處理容器12內。此處理氣體係含有非活性氣體。非活性氣體在一範例中，可為稱為Ar氣體之稀有氣體。或者，非活性氣體亦可為氮氣。又，工序ST13中，會使得排氣裝置50作動，讓處理容器12內之壓力設定在既定壓力。再者，工序ST13中，來自第1高頻電源62之高頻電力會供給至上部電極30。又，工序ST13中，來自第2高頻電源64之高頻偏壓電力會供給至下部電極LE。

以下，便例示工序ST13中之各種條件。

‧處理容器內壓力：10mTorr(1.33Pa)~50mTorr(6.65Pa)

‧處理氣體

Ar氣體：500sccm~1500sccm

‧電漿產生用高頻電力：100W~500W

‧高頻偏壓電力：20W~300W

工序ST13中，會產生非活性氣體的電漿，離子會相對於晶圓W而被吸引。然後，會藉由沉積物DP所含有的氟碳之自由基來蝕刻第1區域R1。藉此，如圖10所示，第2區域R2所提供之凹部內的第1區域R1便會被蝕刻，而逐漸形成下部開口LO。相關工序ST13中之上述電漿處理裝置10的各部動作可藉由控制部Cnt來加以控制。

方法MT中，會反覆含有上述工序ST11~工序ST13之機制SQ。然後，隨著機制SQ的反覆，如圖11所示，會因工序ST11的實行而在晶圓W上形成沉積物DP。然後，如圖12所示，因工序ST12的實行而減少沉積物DP的量。然後，如圖13所示，因工序ST13的實行而進一步地蝕刻第1區域R1，使得下部開口LO深度變深。又，隨著進一步地反覆機制SQ，如圖14所示，便會因工序ST11的實行而在晶圓W上形成沉積物DP。然後，如圖15所示，因工序ST12的實行而減少沉積物DP的量。然後，如圖16所示，因工序ST13的實行而進一步地蝕刻第1區域R1，使得下部開口LO深度變深。最後，會蝕刻第1區域R1直到凹部底的第2區域R2露出為止。

回到圖1，方法MT中，會在工序STa中判斷是否滿足停止條件。停止條件係判斷為機制SQ已滿足實行既定次數的情況。工序STa中，在判斷為未滿足停止條件的情況，便會從工序ST11來實行機制SQ。另一方面，工序STa中，在判斷為已滿足停止條件的情況，便結束方法MT的實施。

一實施形態中，可以在包含第2區域R2露出時之期間所實行的機制SQ(以下稱為「第1機制」)裡，第1區域R1的蝕刻量會較以後實行之機制SQ(以下稱為「第2機制」)中第1區域R1的蝕刻量要少的方式，來設定機制SQ反覆的條件。一範例中，第1機制的實行時間係設定為較第2機制的實行時間要短。此範例中，第1機制中工序ST11的實行時間長度、工序ST12的實行時間長度以及工序ST13的實行時間長度的比可設定為等同於第2機制中工序ST11的實行時間長度、工序ST12的實行時間長度以及工序ST13的實行時間長度的比。例如，第1機制中，工序ST11的實行時間長度係從 2秒~5秒範圍的時間長度來加以選擇，工序ST12的實行時間長度係從2秒~5秒範圍的時間長度來加以選擇，工序ST13的實行時間長度係從5秒~10秒範圍的時間長度來加以選擇。又，第2機制中，工序ST11的實行時間長度係從2秒~10秒範圍的時間長度來加以選擇，工序ST12的實行時間長度係從2秒~10秒範圍的時間長度來加以選擇，工序ST13的實行時間長度係從5秒~20秒範圍的時間長度來加以選擇。

工序S11所產生之氟碳活性基雖會沉積在第2區域R2上來保護該第2區域R2，但在蝕刻第1區域R1來使得第2區域R2露出時，第2區域R2可能會被蝕刻。於是，一實施形態中，在第2區域R2露出期間中會實行第1機制。藉此，便會抑制蝕刻量並在晶圓W上形成沉積物DP，藉由該沉積物DP來保護第2區域R2。然而之後，會實行蝕刻量較多的第2機制。從而，依此實施形態，便可抑制第2區域R2的削減，並蝕刻第1區域R1。

又，在第2機制實行後所實行的機制SQ(以下稱為「第3機制」)之工序ST13中，高頻偏壓電力可設定為較第1機制及第2機制之工序ST13所利用之高頻偏壓電力要大的電力。例如，第1機制及第2機制之工序ST13中，高頻偏壓電力係設定在20W~100W的電力，第3機制之工序ST13中，高頻偏壓電力係設定在100W~300W的電力。另外，一範例之第3機制中，工序ST11的實行時間長度係從2秒~10秒範圍的時間長度來加以選擇，工序ST12的實行時間長度係從2秒~10秒範圍的時間長度來加以選擇，工序ST13的實行時間長度係從5秒~15秒範圍的時間長度來加以選擇。

如圖14所示，第1機制及第2機制實行後，晶圓W上沉積物DP的量會變的相當多。沉積物DP的量變多時，開口MO的寬度、上部開口UO以及下部開口LO的寬度會因沉積物DP而變窄。因此，可能會產生到達下部開口LO深部之離子的流速不足的事態。但是，由於第3機制之工序ST13中係使用較大的高頻偏壓電力，故會提高被吸引至晶圓W的離子之能量。其結果，即便下部開口LO較深，仍可將離子供給至該下部開口LO深部。

以下，便就其他實施形態相關之蝕刻方法來加以說明。圖17係顯示其他實施形態相關之蝕刻方法的流程圖。圖18及圖19係顯示圖17所示方法的工序ST14實行後之被處理體的剖視圖。圖18係顯示針對圖10所示晶圓W實行工序ST14後之該晶圓剖面狀態，圖19係顯示針對圖13所示晶圓 W實行工序ST14後之該晶圓剖面狀態。圖17所示之方法MT2中，係在機制SQ更含有在工序ST13實行後所實行之工序ST14這點與方法MT有所差異。此工序ST14係同樣於工序ST12之工序。工序S14之處理的條件可採用關於工序ST12之處理的上述條件。

如上述般在工序ST13中，離子會被吸引到晶圓W。藉此，構成沉積物DP的物質會由晶圓W釋出，該物質會再度附著於晶圓W，如圖10及圖13所示，以讓開口MO及下部開口LO之寬度變窄的方式來形成沉積物DP。此沉積物DP依情況，亦會阻塞開口MO及下部開口LO。方法MT2中，會藉由工序ST14的實行，使得圖10及圖13所示之晶圓W與在工序ST12同樣地暴露於氧的活性基。藉此，便可如圖18及圖19所示般減少會讓開口MO及下部開口LO之寬度變窄的沉積物DP(參照圖10及圖13)，可更確實防止開口MO及下部開口LO的閉塞。

以上雖已就各種實施形態來加以說明，但並不限定於上述實施形態而可構成各種變形樣態。例如，方法MT的實施中，雖係供給電漿產生用高頻電力至上部電極30，但該高頻電力亦可供給至下部電極LE。又，方法MT的實施可使用電漿處理裝置10以外的電漿處理裝置。具體而言，可使用如感應耦合型電漿處理裝置或藉由稱為微波之表面波來產生電漿的電漿處理裝置般之任意電漿處理裝置來實施方法MT。

又，方法MT之機制SQ中的工序ST11、工序ST12及工序ST13的實行順序亦可加以變更。例如，方法MT之機制SQ中，可在工序ST13實行後才實行工序ST12。

MT‧‧‧方法

SQ‧‧‧機制

ST1‧‧‧反射防止膜的蝕刻

ST2‧‧‧有機膜的蝕刻

ST3‧‧‧第1區域的蝕刻

ST4‧‧‧產生含氧氣體之電漿

ST11‧‧‧產生含氟碳氣體之處理氣體的電漿

ST12‧‧‧產生含有含氧氣體及非活性氣體之處理氣體的電漿

ST13‧‧‧第1區域的蝕刻

STa‧‧‧滿足停止條件嗎？

Claims

一種方法，係藉由對被處理體之電漿處理，而相對於氮化矽所構成之第2區域來選擇性地蝕刻氧化矽所構成之第1區域的蝕刻方法，該被處理體係具有區劃出凹部之第2區域、填埋該凹部且以覆蓋該第2區域之方式來加以設置之該第1區域、以及設於該第1區域上之遮罩，該方法係包含有：第1工序，係在收納該被處理體之處理容器內產生含氟碳氣體之處理氣體的電漿，會在該被處理體上形成含氟碳之沉積物；第2工序，係在收納該被處理體之處理容器內，產生含有含氧氣體及非活性氣體之處理氣體的電漿；以及，第3工序，係藉由該沉積物所含有的氟碳之自由基來蝕刻該第1區域；反覆實行含第1工序、第2工序及第3工序之機制。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該遮罩係由有機材料所構成；該遮罩上係設有含矽反射防止膜；進一步含有：第4工序，係在該處理容器內，產生含氟碳氣體之處理氣體的電漿，會在該第2區域露出前蝕刻該第1區域；以及，第5工序，係在該處理容器內產生含有含氧氣體之處理氣體的電漿；在該第4工序及該第5工序之實行後，會實行該機制。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該第2工序一次會實行2秒以上，且該第2工序中會以1nm/秒以下的速率來蝕刻該沉積物。
如申請專利範圍第2項之方法，其中該第2工序一次會實行2秒以上，且該第2工序中會以1nm/秒以下的速率來蝕刻該沉積物。
如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中該機制會在該第1工序及該第3工序之間實行該第2工序；該機制進一步含有其他工序，係在收納該被處理體之處理容器內，產生含有含氧氣體及非活性氣體之處理氣體的電漿。