專利名稱：蝕刻方法、蝕刻裝置、計算機程序以及記錄介質的制作方法
技術領域：
本發(fā)明對于2006年8月25日申請的特愿2006-228989要求 優(yōu)先權，并參照該特愿2006-228989的全部內容作成本發(fā)明。
本發(fā)明涉及蝕刻方法及蝕刻裝置，特別是在半導體晶圓等 被處理體表面上形成通孔、導通孔等孔部(hole)、槽部(溝) 的蝕刻方法及蝕刻裝置。另外，本發(fā)明還涉及用于使蝕刻裝置 執(zhí)行蝕刻方法的計算機程序以及貯存計算機程序的記錄介質。
背景技術：
通常，為了制造半導體器件，在半導體晶圓上反復進行成 膜處理、圖案蝕刻等各種處理來制造期望的器件，但是隨著使 半導體器件更進一步高集成化以及高微細化的要求，進一步要 求線寬以及孔(孔部)徑更加^f斂細化。
另外，與此同時，各種層壓膜也更趨向薄膜化，例如層間 絕緣膜也不例外，新提出一種材料膜，即使比以往的半導體器 件中所采用的厚度要薄，卻具有同等的絕緣特性、即具有所謂 的Low-k (低介電常數)特性，例如多孔系的SiOC膜、SiOCH 膜、或CF膜(也叫做氟添加碳膜、非結晶碳膜等)。以往，作 為層間絕緣膜而通常采用的Si02膜的介電常數(電容率)為3.8 左右，與此相對，上述SiOC膜、SiOCH膜、CF膜的介電常數 比上述Si02膜介電常數要小，例如在2.0 2.8左右。以下，將這 種介電常數較小的材料稱為Low-k材料。
并且，由于伴隨著如上所述的微細化，也需要進一步提高 作為蝕刻時的掩模材料的光致抗蝕劑的光學分辨率，因此，提 出 一 種新的與A r F激光相對應的光致抗蝕劑材料。為了對上述半導體晶圓實施蝕刻處理，通常利用等離子激 發(fā)蝕刻氣體使其活性化，使該活性化后的蝕刻氣體作用于形成 有掩模圖案的晶圓表面，從而以規(guī)定的圖案對蝕刻對象膜進行
蝕刻。此時，根據需要將規(guī)定的RF頻率的高頻電力作為偏壓電 力施加到載置晶圓的載置臺上，利用等離子將產生的離子引入 到晶圓表面?zhèn)雀咝У剡M行蝕刻(參照日本特開平6-122983號公 才艮，曰本凈爭開平7—226393號7^才艮以及曰本凈爭開2000—164573
號公報)。
但是，在要通過蝕刻形成的凹部形狀中有通孔、導通孔那 樣的孑L ( hole )狀的凹部、用于形成細配線的細長槽(trench ) 狀的凹部，上述孔部、槽部以共存于晶圓表面上的狀態(tài)而形成。 并且，在蝕刻時，雖然在蝕刻對象膜的基底上形成有阻蝕膜， 但是考慮到阻蝕膜相對于蝕刻氣體的耐性，優(yōu)選孔部、槽部的 各底部大致同時到達阻蝕膜。
在該情況下，通常用作層間絕緣膜的Si02膜非常硬且致 密，因此，將偏壓電力設定為高電力、例如1000W左右，并且 也將偏壓用的高頻電力的Vpp ( peak-to-peak:峰_峰)電壓 設定為高至2000V左右來實施蝕刻處理，乂人而以孔部、槽部的 各底部大致同時到達阻蝕膜的方式實施蝕刻。并且，在該情況 下，為了抑制在晶圓上的等離子損傷，也在蝕刻中途切換偏壓 電力的頻率(參照日本特開平6—122983號/>才艮)。
但是，將蝕刻對象膜從硬且致密的上述S i O 2膜替換為上述 比較柔軟的Low-k材料、且使槽寬、孔徑為65nm以下，在更 微細化的情況下，不能直接使用上述蝕刻方法。
參照圖8說明該點。圖8是表示對形成在半導體晶圓上的層 間絕緣膜進行蝕刻時的狀態(tài)的放大截面立體圖。圖8的(A)是 表示在層間絕緣膜上形成圖案化了的掩模的狀態(tài)的圖、圖8的(B)是表示蝕刻中途的狀態(tài)的圖、圖8的(C)是表示蝕刻結 束時的狀態(tài)的圖。
如圖8的(A)所示，在半導體晶圓S上形成有作為基底膜 的阻蝕膜2，在阻蝕膜2上作為蝕刻對象膜形成有例如層間絕緣 膜4。并且，在該層間絕緣膜4的整面上形成有圖案化了的掩模 6 。在該掩模6上形成有與要形成槽部的部分相對應的槽圖案 6A，形成有與要形成孔部的部分相對應的孔圖案6B。上述要形 成的槽部的寬度(槽寬)、孔部的直徑(孔徑)因微細化傾向而 變得非常小，例如最近要求大小在65nm以下。上述阻蝕膜2由 例如S i C膜構成，另外上述層間絕緣膜4由從如上所述的作為 Low-k材料的例如SiOC膜、SiOCH膜、CF膜等中選擇的材料 的薄膜構成。
在對上述半導體晶圓S實施蝕刻時，如圖8的(B)所示， 順序挖去上述層間絕緣膜4,從而順序形成與掩模6的圖案相對 應的槽部8A和孔部8B。然后，最后如圖8的(C)所示，上述 槽部8A和孔部8B的各底部到達基底的阻蝕膜2，蝕刻結束。在 此，槽部8A對應槽，孔部8B對應導通孔、4妄觸孔等。
在進行上述蝕刻時，向真空狀態(tài)的處理容器內供給蝕刻氣 體，利用等離子使該蝕刻氣體活性化，并且對晶圓側施加由高 頻電力構成的偏壓電力并將離子引入到晶圓側，從而高效地進 行蝕刻。
但是，在進行蝕刻時，如上所述地考慮到阻蝕膜2相對于 蝕刻氣體的耐性沒有那么高，優(yōu)選槽部8A和孔部8B的各底部大 致同時、即實際上同時到達阻蝕膜2，但是蝕刻對象膜在為比 較柔軟的Low-k材料時與為Si02膜時相比，蝕刻速度很大程度 上依賴于所使用的偏壓電力的頻率、槽部8A和孔部8B的大小 等，從而存在很難以使槽部8A和孔部8B的各底部大致同時到達阻蝕膜2的方式來控制蝕刻的問題。
例如，如圖8(B)所示，蝕刻時的槽部8A的深度L與孔部 8B的深度H之比H/L不為"1",而是偏大于l或偏小于l。
在此，在對由掩埋CVD ( blanket CVD )成膜后的鴒膜進 4亍獨凌寸時，^口曰本凈爭開平7—226393號/>才艮的|殳落(0040 ) (0042 )中公開的那樣，提出在蝕刻中途將偏壓電力的頻率自 13.56MHz切^奐到800kHz、或是自800kHz切^炎到13.56MHz, 但若蝕刻對象膜是與鴒膜不同的Low-k材料的薄膜，則不能直 接應用上述技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明著眼于上述問題點，是為了有效地解決上述問題而 作成的。本發(fā)明的目的在于提供在蝕刻時，可以使形成的槽部 (trench)和孔部(hole)的各底部實際上同時到達阻蝕膜的 蝕刻方法、蝕刻裝置、計算機程序以及記錄介質。
本發(fā)明的蝕刻方法是對形成在被處理體表面上的、介電常 數小于Si02膜的介電常數的蝕刻對象膜實施蝕刻處理的蝕刻 方法，該蝕刻方法包括將被處理體載置在可真空排氣的處理容 器內的載置臺上的工序、將規(guī)定的蝕刻氣體供給到上述處理容 器內且將該蝕刻氣體等離子化的工序、在存在有等離子化了的 蝕刻氣體的環(huán)境中將規(guī)定頻率的高頻電力作為偏壓電力施加給 上述載置臺的工序，上述施加高頻電力作為偏壓電力的工序包 括施加第l頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第l工序、和施 加與上述第1頻率不同的第2頻率的高頻電力作為上述高頻電 力的第2工序。
這樣，以具有施加第l頻率的高頻電力作為偏壓電力來實 施蝕刻的第l工序、和施加與上述第l頻率不同的第2頻率的高
9頻電力作為偏壓電力來進行蝕刻的第2工序的方式來進行蝕刻 處理，因此在蝕刻時，能夠使形成的槽部(trench )和孔部(hole ) 的各底部實際上同時到達阻蝕膜。
在該情況下，例如，優(yōu)選上述第l頻率以及上述第2頻率的 組合為由2MHz以下的頻率和大于2MHz的頻率組成的組合。
另外，例如，上述第l頻率以及上述第2頻率的組合是從由 400kHz、 2MHz以及13.56MHz構成的組中選擇出的2種頻率的 組合，優(yōu)選在該組合中包含上述400kHz。
另外，例如，優(yōu)選在先進行完上述第l工序和上述第2工序 中的任一工序之后，進行另一工序。
另外，例如，上述高頻電力的頻率優(yōu)選為300W以下，上 述第l頻率及上述第2頻率的高頻電力的Vpp ( peak-to-peak) 電壓優(yōu)選為560V以下。
另外，例如，上述蝕刻氣體由CF系氣體構成，優(yōu)選該蝕刻 氣體由從CF4、 C2F6、 C3F8、 CHFs構成的組中選出的l種以上的 氣體構成。
另外，例如，優(yōu)選形成在上述被處理體表面上的蝕刻對象 膜由層間絕緣膜構成，在該層間絕緣膜上設有實施用于在該層 間絕緣膜上形成槽部和孔部的圖案的掩模。
另外，例如，優(yōu)選上述孔部的橫截面為圓形，上述槽部的 寬以及上述孔部的直徑分別為65nm以下。
另外，例如，優(yōu)選在上述層間絕緣膜的下表面上設有阻蝕 膜，設定成使形成在層間絕緣膜上的槽部和孔部的各底部實際 上同時到達上述阻蝕膜的條件。
另外，例如，優(yōu)選上述層間絕緣膜由從SiOC膜、SiOCH 膜以及CF膜構成的組中選出的膜構成。
另外，例如，優(yōu)選上述層間絕緣膜由從SiOC膜、SiOCH膜以及CF膜構成的組中選出的膜構成，上述阻蝕膜由SiC膜構成。
另外，例如，優(yōu)選在施加頻率為400kHz的高頻電力作為上 述偏壓電力時，該高頻電力的頻率為300W以下。
另外，例如，優(yōu)選后進行的另一個工序中的偏壓電力的頻 率高于先進行的 一 個工序中的偏壓電力的頻率。
另外，例如，優(yōu)選在先進行完上述第1工序和上述第2工序 中任一工序之后，再進行另一工序，設定條件，使得通過在適 當的時候自 一方工序切換到另 一方工序，從而使形成在層間絕 緣膜上的槽部和孔部的各底部實際上同時到達上述阻蝕膜。
本發(fā)明的蝕刻裝置包括處理容器、排氣系統(tǒng)、氣體供給部 件、等離子形成部件、偏壓用高頻供給部件和控制部件，上述 處理容器在內部設有載置臺，該載置臺用于載置在表面形成有 介電常數小于S i O 2膜的介電常數的蝕刻對象膜的被處理體；上 述排氣系統(tǒng)對上述處理容器內進行真空排氣；上述氣體供給部 件用于向上述處理容器內供給蝕刻氣體；上述等離子形成部件 用于使上述處理容器內產生等離子；上述偏壓用高頻供給部件 用于將第l頻率的高頻電力和與該第l頻率不同的第2頻率的高 頻電力作為偏壓電力施加給上述載置臺；上述控制部件用于控 制偏壓用高頻供給部件；上述控制部件控制偏壓用高頻供給部 件，以使偏壓用高頻供給部件進行施加第l頻率的高頻電力作 為上述偏壓電力的第l工序和施加與上述第l頻率不同的第2頻 率的高頻電力作為上述偏壓電力的第2工序。
本發(fā)明的計算機程序是用于使計算機執(zhí)行蝕刻方法的程 序，該蝕刻方法是對形成在被處理體表面上的、介電常數小于 S i O 2膜的介電常數的蝕刻對象膜實施蝕刻處理的方法，該蝕刻 方法包括將被處理體載置在可真空排氣的處理容器內的載置臺氣體等離子化的工序、在存在有等離子化的蝕刻氣體的環(huán)境中 將規(guī)定頻率的高頻電力作為偏壓電力施加給上述載置臺的工
序；施加上述高頻電力作為偏壓電力的工序包括施加第l頻 率的高頻電力作為上述偏壓電力的第l工序和施加與上述第1 頻率不同的第2頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第2工序。
本發(fā)明的存儲介質存儲用于使計算機執(zhí)行蝕刻方法的計算 機程序，該蝕刻方法是對形成在被處理體表面上的、介電常數 小于S i O 2膜的介電常數的蝕刻對象膜實施蝕刻處理的方法，該 蝕刻方法包括將被處理體載置在可真空排氣的處理容器內的載 置臺上的工序、向上述處理容器內供給規(guī)定的蝕刻氣體并將該 蝕刻氣體等離子化的工序、在存在有等離子化了的蝕刻氣體的 環(huán)境中將規(guī)定頻率的高頻電力作為偏壓電力施加給上述載置臺 的工序，施加上述高頻電力作為偏壓電力的工序包括施加第 l頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第l工序和施加與上述 第l頻率不同的第2頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第2工序。
采用本發(fā)明的蝕刻方法、蝕刻裝置、計算機程序以及記錄 介質，能夠發(fā)揮如下所述的優(yōu)良的作用效果。
由于以具有施加第l頻率的高頻電力作為偏壓電力來實施 蝕刻的第l工序和施加與第l頻率不同的第2頻率的高頻電力作 為偏壓電力來實施蝕刻的第2工序的方式進行蝕刻，因此在蝕 刻時，可以使形成的槽部(trench)和孔部(hole)的各底部 實際上同時到達阻蝕膜。


圖l是表示本發(fā)明的蝕刻裝置的一個例子的結構圖。圖2是表示本發(fā)明的蝕刻方法的各工序的說明圖。 圖3是表示孔(孔部)和槽(槽部)的各深度之間的關系 的示意圖。圖4是表示蝕刻時相對于孔徑(槽寬)的蝕刻深度比H/L對 偏壓電力的頻率依賴性的圖。圖5是表示偏壓電力恒定時的偏壓電力的頻率與Vpp電壓 之間的關系的曲線圖。圖6是表示偏壓電力、相對于光致抗蝕劑的選擇性以及偏 壓電力的頻率之間的關系的曲線圖。圖7是表示400kHz與2MHz的偏壓電力的離子能分布的曲 線圖。圖8是表示對形成在半導體晶圓上的層間絕緣膜進行蝕刻 時的狀態(tài)的放大截面立體圖。
具體實施方式
下面，參照

本發(fā)明的蝕刻方法、蝕刻裝置、計算 機程序以及記錄介質的一個實施例的實施方式。圖l是表示本發(fā)明的蝕刻裝置的一個例子的結構圖。如圖 所示，該蝕刻裝置10的例如側壁、底部由鋁等導體構成，且具 有整體成形為筒體狀的處理容器12,該蝕刻裝置10的內部構成 為密閉的處理空間14,在該處理空間14中形成有等離子。該處 理容器12本身接地。在該處理容器12內收容有在上表面載置作為被處理體的 例如半導體晶圓S的圓板狀的載置臺16。該載置臺16由作為耐 熱材料的例如氧化鋁等陶瓷形成為平坦的大致圓板狀，借助例 如由鋁等構成的支柱18自容器底部支承起來。在該載置臺16的上表面?zhèn)仍O有在內部具有配置成例如網眼狀的導體線的較薄的靜電卡盤20，可利用靜電吸附力吸附載 置在該載置臺16上的、詳細說為載置在該靜電卡盤20上的晶圓 S。并且，為了發(fā)揮上述靜電吸附力，將該靜電卡盤20的上述 導體線借助配線22與直流電源24連接起來。另外，在該配線22 上連接有用于將規(guī)定的RF頻率的高頻電力作為偏壓電力施加 給上述載置臺16的偏壓用高頻供給部件26。
具體而言，該偏壓用高頻供給部件26包括用于供給第l頻 率的高頻電力的第1高頻電源26A、和用于供給與上述第l頻率 不同的第2頻率的高頻電力的第2高頻電源26B,利用切換開關 28可將上述2種高頻電力選擇性地供給載置臺16側。在此，采 用例如400kHz作為第l頻率，采用例如13.56MHz作為第2頻 率。另外，根據需要可將2MHz的高頻電源代替400kHz的高頻 電源用作第l頻率。另外，在載置臺16內設有由電阻加熱器構 成的加熱部件30，根據需要對晶圓S進行加熱。
另外，在上述載置臺16上設有在搬出搬入晶圓S時使晶圓S 升降的多根、例如3根未圖示的升降銷。另外在該處理容器12 的側壁上設有在將晶圓S搬入到容器內部、或是將晶圓S自容器 內部搬出時進行開閉的閘閥32,且在容器底部34上設有用于排 出容器內的氣體介質的排氣口 36。
并且，在上述排氣口 36上連接有用于將處理容器12內的氣 體介質進行真空排出的排氣系統(tǒng)38。具體而言，上述排氣系統(tǒng) 38具有與上述排氣口 36相連接的排氣通路40。在該排氣通路40 的最上游側夾設有例如由閘閥構成的壓力控制閥42，且在下游 側夾設有真空泵44。
并且，處理容器12的頂部開口，在頂部借助O型圏等密封 構件48氣密地i殳有頂4反46 ，該頂板46由例如人1203等陶瓷材料、 石英構成，且對于微波具有透過性?？紤]到耐壓性，將該頂板46的厚度設定為例如20mm左右。并且，在該頂板46的上表面上設有用于在上述處理容器12 內形成等離子的等離子形成部件50。具體而言，該等離子形成 部件50具有設置在上述頂板46的上表面上的圓板狀的平面天 線構件52，在該平面天線構件52上設有滯波件54。為了縮短微 波的波長，該滯波件54具有高介電常數特性。上述平面天線構 件52構成為由覆蓋上述滯波件54的上方整面的、具有導電性的 中空圓筒狀容器構成的波導箱56的底板，且與上述處理容器12 內的上述載置臺16相對設置。該波導箱5 6以及平面天線構件5 2的周緣部都與處理容器 12相導通。在該波導箱56的上部的中心連接著同軸波導管58 的外管58A,通過上述滯波件54的中心的貫穿孔在上述平面天 線構件52的中心部上連接著內部導體58B。并且，該同軸波導 管58借助模式變換器60以及波導管62與具有匹配電路(未圖 示)的例如2.45GHz的微波產生器64相連接，向上述平面天線 構件52傳播微波。上述平面天線構件52的例如表面由鍍銀的銅板或鋁板構 成，在該圓板上形成有由例如長槽狀的貫穿孔構成的許多個微 波放射孔66。該微波放射孔66的配置方式沒有特殊限定，也可 配置成例如同心圓狀、螺旋狀、或是放射狀。供給作為必要氣體的蝕刻氣體等的氣體供給部件68。具體而 言，該氣體供給部件68具有配置在上述處理容器12內的載置臺 16上方的氣體噴射部70。該氣體噴射部70由噴頭構成，該噴頭 將例如石英制的氣體流路形成為格子狀，在該氣體流路的中途 形成許多個氣體噴射孔72而成。并且，在該氣體噴射部70上連 接有氣體流路74。該氣體流路74的端部分支成多條、在此為3條分支流路，在各分支流路上分別連接有氣體源76A、 76B、 76C。
具體而言，在氣體源76A中貯存有蝕刻氣體，在第2氣體源 76B中貯存有等離子氣體、例如Ar氣，在第3氣體源76C中貯存 有例如在清洗(purge)容器內時等使用的N2氣。另外，根據 需要也可代替上述氣體源76A、 76B、 76C而連接其它氣體源， 或與上述氣體源76A、 76B、 76C—起連接其他氣體源。
作為蝕刻氣體可采用C F系氣體。具體而言，作為蝕刻氣體， 優(yōu)選采用從由CF4、 C3F8、 CHF3、 C2F6構成的組中選擇出的l 種以上的氣體。在此，作為氣體種類可采用例如CF4氣體。
并且，在上述各分支流路的中途分別夾設有用于控制在各 個流路中流動的氣體流量的、例如質量流量控制器那樣的流量 控制器78A 78C。另外，在各流量控制器78A 78C的上游側和 下游側分別夾設有開關閥80A 80C,根據需要分別對上述各氣 體進行流量控制，也包括對開始供給上述各氣體以及停止供給 上述氣體進行流量控制。
并且，該蝕刻裝置IO的整體動作由例如由微型計算機等構 成的控制部件92來控制。另外，進行上述動作的計算機程序存 儲在軟盤(flexible disc)、 CD (Compact Disc光盤)、HDD (Hard Disk Drive硬盤驅動器)、閃存器(flash memory )等 存儲介質94中。具體而言，根據來自該控制部件92的指令進行 各處理氣體的供給及流量控制、微波及偏壓用高頻的供給及電 力控制、偏壓用高頻電力的切換控制、加工溫度及加工壓力的 控制等。
接下來，說明釆用如上所述地構成的蝕刻裝置IO進行的蝕 刻方法。
首先說明通常動作，利用搬運臂(未圖示)將半導體晶圓S通過閘閥32收容在處理容器12內，并使未圖示的升降銷上下 運動，從而將晶圓S載置在載置臺16上表面的載置面上。之后， 用靜電卡盤20靜電吸附該晶圓S。在該晶圓S的上表面上已經形 成有如圖8的(A)所示的圖案化了的掩模6。即，如圖8的(A) 所示，在半導體晶圓S上形成有作為基底膜的阻蝕膜2，且在該 阻蝕膜2上作為蝕刻對象膜形成有層間絕緣膜4。并且，在該層 間絕緣膜4的整面上形成有圖案化了的掩模6。層間絕緣膜4由 Low-k材料構成，阻蝕膜2由SiC膜構成。另外，在掩模6上形 成有與要形成槽部的部分相對應的槽圖案6A和與要形成孔部 的部分相對應的孔圖案6B。該槽圖案6A的寬、孑L圖案6B的直 徑分別設定為例如65nm以下。在載置臺16上設置加熱部件的情況下，利用該加熱部件將 上述晶圓S維持在規(guī)定的加工溫度，將需要的處理氣體、例如 借助氣體供給部件6 8的氣體流路7 4供給來的規(guī)定的蝕刻氣體、 A r氣等分別以規(guī)定的流量從由噴頭構成的氣體噴射部7 0的氣 體噴射孔72噴射供給到處理容器12內。此時，驅動排氣系統(tǒng)38 的真空泵44,控制壓力控制閥42而將處理容器12內維持在規(guī)定 的加工壓力。與此同時，驅動等離子形成部件50的微波產生器 64,從而將在該微波產生器64中產生的微波經過波導管62以及 同軸波導管58供給到平面天線構件52。然后，向處理空間14 內導入被滯波件54縮短了波長的微波，從而在處理空間14內產 生等離子，進行采用了規(guī)定的等離子的蝕刻。各氣體通過該微波而被等離子化并被活性化，利用此時產生的 活性種對晶圓S的表面實施等離子蝕刻。此時，由偏壓用高頻 供給部件2 6借助配線2 2將規(guī)定選用頻率的高頻電力作為偏壓 電力施加給載置臺16 (靜電卡盤20)，從而將離子化的活性種等直線前進性良好地引至晶圓表面。
在此，在作為本發(fā)明方法的蝕刻方法中，進行了施加第l 頻率的高頻電力作為偏壓電力而實施蝕刻的第l工序、和施加
與上述第1頻率不同的第2頻率的高頻電力作為上述偏壓電力 而實施蝕刻的第2工序。另外，在此，在整個第1以及第2工序 中采用例如CF4氣體作為蝕刻氣體。
圖2是表示本發(fā)明的蝕刻方法的各工序的說明圖，圖3是表 示孔(孔部)和槽(槽部)的各深度之間的關系的示意圖，圖 4是表示蝕刻時相對于孔徑(槽寬)的蝕刻深度比H/L對偏壓電 力的頻率依賴性的圖。
在圖2的(A)所示的本發(fā)明的方法中，在第l步驟中，例 如采用CF4氣體作為蝕刻氣體、使偏壓電力的頻率為13.56MHz 來進行第l工序的蝕刻。此時，孔與槽的深度比H/L是"H/L>1" (以下將該狀態(tài)稱作"逆Lag")。
接下來，在第2步驟中，同樣采用CF4氣體作為蝕刻氣體、 將偏壓電力的頻率自13.56MHz切換到400kHz來進行第2工序 的蝕刻。此時，孔與槽的深度比H/L是"H/L<1",結果補回了 第l步驟中的對槽8A的蝕刻延遲，使槽8A與孔8B的各底部大致 同時到達阻蝕膜2。即，依賴于偏壓電力的頻率存在有深度比 H/L為"H/L>1"的情況和"H/L<1"的情況，因此通過組合兩 種情況進行蝕刻，能夠以如上所述地進行蝕刻，使孔8B和槽8A 的各底部大致同時到達阻蝕膜2。
這樣，只要組合上述第1工序與第2工序進行蝕刻即可，因 此，也可以更換上述第1工序與第2工序的順序。即，如圖2的 (B)所示，作為第1步驟進行上述第2工序。此時，孔與槽的 深度比H/L為"H/L<1"(以下將該狀態(tài)稱作"正Lag，，)。接下 來，作為第2步驟，將偏壓電力的頻率切換為13.56MHz來進行上述第1工序。在該情況下，也與如圖2的(A)所示的情況相同，能夠進 行蝕刻，以使孔8B與槽8A的各底部大致同時到達阻蝕膜2。但 是，如下所述，為了提高層間絕緣膜4相對于阻蝕膜2的選擇比， 在偏壓電力恒定的情況下，最好是降低偏壓電力的Vpp (peak-to-peak)電壓來減小離子能，因此最好在作為后工序 的第2步驟中加大偏壓電力的頻率，因而，更優(yōu)選在第2步驟中 采用13.56MHz的如圖2的(B)所示的方法。另外，如下所述，掩模6特別是在偏壓電力的頻率為 400kHz時的耐性較大，難以被蝕刻氣體切削，因此優(yōu)選在第l 以及第2步驟中的任一步驟中采用400kHz的高頻電力作為偏 壓電力。在該情況下，第l以及第2頻率是從由400kHz、 2MHz、 13.56MHz構成的組中選擇的2種頻率的組合，如上所述，優(yōu)選 在該組合中必須包含上述400kHz。另外，在此蝕刻對象膜不是硬且致密的Si02膜，而是比較柔軟的Low-k材料、例如多孔SiOC膜，因此偏壓電力設定為遠 遠小于SiO2膜時的1000W的電力、例如設定為300W以下。另 外，該Vpp在偏壓電力的頻率為400kHz時達到最大值、例如為 560V,因此將該Vpp設定為560V以下的數值。當該偏壓電力 大于300W時，相對于Low-k材料的蝕刻速度會過快，難以控 制"正Lag"以及"逆Lag，，，導致孔部(hole)與槽部(trench) 的各底部不能大致同時地到達阻蝕膜。另外，形成掩模6的光 致抗蝕劑的耐性、即選擇性會惡化。在該情況下，為了獲得某 種程度以上的蝕刻速度，優(yōu)選偏壓電力為200W以上。另外，若用模量(modulua)表示硬且致密的Si02膜與比 較柔軟的Low-k材料的具體數值，則SiO2膜的模量為70GPa以 上，而Low-k材料的模量為10GPa以下。在此，所謂的模量是指對膜施加了應力時的彈性界限值，意味著當超過該值時膜會 發(fā)生塑性變形或損壞。
接下來，研究了作為上述方法發(fā)明的根據的特性，因此參
照圖4說明該研究結果。圖4是表示相對于蝕刻時的孔徑(槽寬) 的蝕刻深度比H/L對偏壓電力的頻率的依賴性的圖。圖4的(A) 表示偏壓電力恒定為250W時的特性，圖4的(B)表示偏壓電 力恒定為400W時的特性。曲線圖的橫軸為孔徑(槽寬)的尺 寸，縱軸為孔與槽的深度比H/L。因而，在圖4中，H/I^l的上 方為逆Lag區(qū)域(參照圖3 ( A)), H/I^l的下方為正Lag區(qū)域 (參照圖3(B))。另外，橫軸左側的區(qū)域與作為本發(fā)明對象的 孔徑(槽寬)的尺寸相對應、即為65nm以下。另外，作為偏 壓電力，研究了 400kHz、 2MHz、 13.56MHz這3種頻率的高頻 電力。
在圖4的(A)以及圖4的(B)中的孔徑等尺寸都是大至某 種程度以上的情況下，例如在150nm以上的情況下，深度比H/L 大致為"1"，而不依賴于偏壓電力的頻率。但是，隨著孔徑(槽 寬)的縮小，偏壓電力的頻率越低、蝕刻深度越深。
即，如圖4的(B)所示，在偏壓電力較大的情況下(400W)， 在孔徑(槽寬)為65nm以下的區(qū)域內，頻率越高，深度比H/L 越傾向于正Lag,但與偏壓電力的頻率無關，深度比H/L在1以 下時總是保持在正Lag狀態(tài)。換言之，這意味著在偏壓電力較 大時，即使在蝕刻中途切換偏壓電力的頻率，孔部(hole)與 槽部(trench)的各底部也不能大致同時地到達阻蝕膜。
與此相對，如圖4的(A)所示，在偏壓電力較小的情況下 (250W),在孔徑(槽寬)為65nm以下的區(qū)域內，在偏壓電 力的頻率為400kHz、 2MHz的情況下，深度比H/L大于1，在 偏壓電力的頻率為13.56MHz的情況下，深度比H/L小于1 。因而得知，為了使孔部(hole)與槽部(trench)的各底 部大致同時地到達阻蝕膜，如上所述地在蝕刻中途切換偏壓電 力的頻率，組合正Lag的情況和逆Lag的情況即可。在該情況下， 為了使正Lag與逆Lag相抵消，切換的頻率的組合為400kHz與 13.56MHz的組合、2MHz與13.56MHz的組合，如上所述在各 組合中不限處理順序。另外，圖5是表示偏壓電力恒定時的偏壓電力的頻率與Vpp 電壓之間的關系的曲線圖。由圖5明確得知，高頻的偏壓電力 的頻率越^氐，Vpp ( peak—to—peak )電壓越高。因而，通常來 說，Vpp越低，離子能越小，而相對于阻蝕膜的選擇比會越大， 因此，如上所述，可以確認與作為前工序的第l步驟相比，優(yōu) 選在作為后工序的第2步驟時進行將偏壓電力的頻率變高的頻 率切換操作(如圖2的(B)所示的情況)。另外，圖5所示的曲 線圖的傾向與偏壓電力的大小無關地表示相同傾向。另外，在以2MHz、 13.56MHz的偏壓電力長時間地進行蝕 刻時，在孔內、槽內的側壁上會產生很多凹凸狀的筋而使側壁 變得不光滑，因此不優(yōu)選。因而，如上所述，必須在蝕刻中途 切換偏壓電力的頻率來將該蝕刻設成2個步驟，且必須在第l或 第2步驟中使用400kHz的偏壓電力來進行蝕刻。在此，i兌明在以低電壓施加400kHz的偏壓電力的情況下相 對于光致抗蝕劑(掩模)的選擇性會比較好這一點。圖6是表 示偏壓電力、相對于光致抗蝕劑的選擇性以及偏壓電力的頻率 之間的關系的曲線圖，圖7是表示400kHz與13.56MHz的偏壓 電力的離子能分布的曲線圖。如圖6所示，在此研究了 400kHz與13.56MHz的偏壓電力， 相對于光致抗蝕劑的選擇性在功率是350W時大致相同，但是 隨著電力的減小，400kHz與13.56MHz的選擇比都漸漸變大，特別是在偏壓電力為400kHz的情況下變得更大。特別在 400kHz的情況下，在功率為300W時選擇比為3.5左右，因而得 知，為了獲得3.5以上的選擇比，優(yōu)選將偏壓電力設成400kHz, 且將功率設定為300W以下。
另夕卜，如上所述關于相對于光致抗蝕劑的選擇性在4 0 0 k H z 的偏壓電力時較好的理由考慮為如下。即，圖7是表示400kHz 與13.56MHz的各偏壓電力時的離子能分布的曲線圖，縱軸為 引入的離子的數量。由圖7可知，在13.56MHz的情況下離子能 分布較窄，在400kHz的情況下較寬，都為中央部縮小為向下凸 出的圓弧狀而兩側變大。但是如周知的那樣，在施加了偏壓電 力的等離子蝕刻中，利用偏壓電力引進離子和附著活性種，由 此在晶圓上交替高速進行堆積和蝕刻，其綜合決定了蝕刻的進 行狀態(tài)。并且，在圖7中的400kHz的左側區(qū)域A中能量過低， 因此無法進行蝕刻，而是只進行附著(堆積)。結果是，在光致 抗蝕劑的表面不進行蝕刻而是產生堆積，從外觀上看是未切削 光致抗蝕劑的狀態(tài)，可以將選擇性維持得較高。
另外，圖l所示的蝕刻裝置只是一個例子，本發(fā)明并不限 定于該結構，當然也可以應用于例如平行平板型的等離子蝕刻 裝置、ICP型的等離子蝕刻裝置等。
另夕卜，在此以將半導體晶圓作為被處理體為例進行了說明， 但是本發(fā)明并不限定于此，也可以應用于玻璃基板、LCD基板、 陶瓷基板等。
權利要求
1. 一種蝕刻方法，該蝕刻方法是對形成在被處理體表面上的、介電常數小于SiO2膜的介電常數的蝕刻對象膜實施蝕刻處理的蝕刻方法，其特征在于，該蝕刻方法包括將被處理體載置在可真空排氣的處理容器內的載置臺上的工序；向上述處理容器內供給規(guī)定的蝕刻氣體并將該蝕刻氣體等離子化的工序；在存在有等離子化了的蝕刻氣體的環(huán)境中將規(guī)定頻率的高頻電力作為偏壓電力施加給上述載置臺的工序，施加上述高頻電力作為偏壓電力的工序包括施加第1頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第1工序和施加與上述第1頻率不同的第2頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第2工序。
2. 根據權利要求l所述的蝕刻方法，其特征在于，上述第l 頻率以及上述第2頻率的組合是由2MHz以下的頻率與大于 2MHz的頻率構成的組合。
3. 根據權利要求l所述的蝕刻方法，其特征在于，上述第l 頻率以及上述第2頻率的組合是從由400kHz 、 2MHz以及 13.56MHz構成的組中選擇出的2種組合，該組合中包含上述 400kHz。
4. 根據權利要求l所述的蝕刻方法，其特征在于，在先進 行完上述第1工序和上述第2工序中的任一工序之后，再進行另 一工序。
5. 根據權利要求l所述的蝕刻方法，其特征在于， 上述高頻電力的功率為300W以下；上述第1頻率以及上述第2頻率的高頻電力的Vpp (peak-to-peak)電壓為560V以下。
6. 根據權利要求l所述的蝕刻方法，其特征在于， 上述蝕刻氣體由CF系氣體構成，該蝕刻氣體是由從CF4、 C2F6、 C3F8、 CHF3構成的組中選 擇出的l種以上的氣體構成。
7. 根據權利要求l所述的蝕刻方法，其特征在于，形成在上述被處理體表面上的蝕刻對象膜由層間絕緣膜構成,在該層間絕緣膜上設有施加了用于在該層間絕緣膜上形成 槽部和孔部的圖案的掩模。
8. 根據權利要求7所述的蝕刻方法，其特征在于， 上述孔部的橫截面為圓形，上述槽部的寬以及上述孔部的直徑分別為65nm以下。
9. 根據權利要求7所述的蝕刻方法，其特征在于， 在上述層間絕緣膜的下表面上設有阻蝕膜，設定條件有，使形成在層間絕緣膜上的槽部和孔部的各底 部實際上同時到達上述阻蝕膜。
10. 根據權利要求7所述的蝕刻方法，其特征在于，上述層 間絕緣膜由從SiOC膜、SiOCH膜以及CF膜構成的組中選擇出 的膜構成。
11. 根據權利要求9所述的蝕刻方法，其特征在于， 上述層間絕緣膜由從SiOC膜、SiOCH膜以及CF膜構成的組中選擇出的膜構成，上述阻蝕膜由SiC膜構成。
12. 根據權利要求3所述的蝕刻方法，其特征在于，在施加 頻率為400kHz的高頻電力作為上述偏壓電力時，該高頻電力的 功率為300W以下。
13. 根據權利要求4所述的蝕刻方法，其特征在于，后進行的另 一個工序中的偏壓電力的頻率高于先進行的一個工序中的 偏壓電力的頻率。
14. 根據權利要求9所述的蝕刻方法，其特征在于，在先進 行完上述第1工序和上述第2工序中的任一工序之后，再進行另 一工序；設定條件，使得通過在適當的時候自一工序切換到另一工 序，從而使形成在層間絕緣膜上的槽部和孔部的各底部實際上 同時到達上述阻蝕膜。
15. —種蝕刻裝置，其特征在于，該蝕刻裝置包括處理容器、排氣系統(tǒng)、氣體供給部件、等 離子形成部件、偏壓用高頻供給部件和控制部件，上述處理容器在內部設有載置臺，該載置臺用于載置在表 面形成有介電常數小于Si02膜的介電常數的蝕刻對象膜的被 處理體，上述排氣系統(tǒng)用于對上述處理容器內進行真空排氣， 上述氣體供給部件用于向上述處理容器內供給蝕刻氣體，上述偏壓用高頻供給部件用于將第l頻率的高頻電力和與 該第l頻率不同的第2頻率的高頻電力作為偏壓電力施加給上 述載置臺，上述控制部件用于控制偏壓用高頻供給部件， 上述控制部件控制偏壓用高頻供給部件，以使偏壓用高頻 供給部件進行施加第l頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第 l工序和施加與上述第l頻率不同的第2頻率的高頻電力作為上 述偏壓電力的第2工序。
16. —種計算機程序，該計算機程序是用于使計算機執(zhí)行 蝕刻方法的程序，其特征在于，該蝕刻方法是對形成在被處理體表面上的、介電常數小于S i O 2膜介電常數的蝕刻對象膜實施蝕刻處理的方法； 該蝕刻方法包4舌將被處理體載置在可真空排氣的處理容器內的載置臺上的工序；向上述處理容器內供給規(guī)定的蝕刻氣體并將該蝕刻氣體等離子化的工序；在存在有等離子化了的蝕刻氣體的環(huán)境中將規(guī)定頻率的高 頻電力作為偏壓電力施加給上述載置臺的工序；施加上述高頻電力作為偏壓電力的工序包括施加第l頻 率的高頻電力作為上述偏壓電力的第l工序和施加與上述第1 頻率不同的第2頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第2工序。
17. —種存儲介質，該存儲介質存儲有用于使計算機執(zhí)行 蝕刻方法的計算機程序，其特征在于，該蝕刻方法是對形成在被處理體表面上的、介電常數小于 SiOJ莫介電常數的蝕刻對象膜實施蝕刻處理的方法；該蝕刻方法包4舌將被處理體載置在可真空排氣的處理容器內的載置臺上的 工序；向上述處理容器內供給規(guī)定的蝕刻氣體并將該蝕刻氣體等 離子化的工序；在存在有等離子化了的蝕刻氣體的環(huán)境中將規(guī)定頻率的高 頻電力作為偏壓電力施加給上述載置臺的工序；施加上述高頻電力作為偏壓電力的工序包括施加第l頻率 的高頻電力作為上述偏壓電力的第l工序和施加與上述第l頻 率不同的第2頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第2工序。
全文摘要
本發(fā)明提供蝕刻方法、蝕刻裝置、計算機程序以及記錄介質。該蝕刻方法是對形成在被處理體表面上的、介電常數小于SiO₂膜的介電常數的蝕刻對象膜實施蝕刻處理的蝕刻方法。該蝕刻方法包括將被處理體(S)載置在可真空排氣的處理容器(12)內的載置臺(16)上的工序、向上述處理容器(12)內供給規(guī)定的蝕刻氣體并將該蝕刻氣體等離子化的工序、和在存在有等離子化了的蝕刻氣體的環(huán)境中將規(guī)定頻率的高頻電力作為偏壓電力施加給上述載置臺(16)的工序。施加上述高頻電力作為偏壓電力的工序包括施加第1頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第1工序和施加與上述第1頻率不同的第2頻率的高頻電力作為上述偏壓電力的第2工序。
文檔編號H01L21/768GK101506951SQ20078003171
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權日2006年8月25日
發(fā)明者西塚哲也 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社