專利名稱：等離子體蝕刻方法、等離子體蝕刻裝置和存儲介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以ArF抗蝕膜等光致抗蝕膜作為掩模對半導(dǎo)體基板等 被處理體的規(guī)定的膜進行等離子體蝕刻的等離子體蝕刻方法、等離子 體蝕刻裝置和用于執(zhí)行等離子體蝕刻方法的存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造工藝中，相對于作為被處理基板的半導(dǎo)體晶 片，通過光刻工序形成光致抗蝕圖案，以此為掩模進行蝕刻。
近年來，半導(dǎo)體器件的微細化日益推進，蝕刻中也越發(fā)要求微細 加工，與這樣的微細化相對應(yīng)，用作掩模的光致抗蝕膜的厚度變薄， 使用的光致抗蝕劑也從KrF光致抗蝕劑(即，利用以KriF氣體為發(fā)光 源的激光進行曝光的光致抗蝕劑)轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛐纬杉s0.13 um以下的 圖案開口的ArF光致抗蝕劑(即，利用以ArF氣體為發(fā)光源的波長更 短的激光進行曝光的光致抗蝕劑)。
但是，在使用ArF光致抗蝕膜的現(xiàn)有的光刻技術(shù)中存在微細化的 極限，難以形成更為微細的孔。為了解決這個問題，能夠應(yīng)用在作為 掩模層的ArF光致抗蝕膜的側(cè)壁上堆積等離子體反應(yīng)生成物的技術(shù)(專 利文獻l等)。g卩，通過這樣的技術(shù)使光致抗蝕膜的開口小徑化，能夠 形成更為微細的圖案。此外，在專利文獻2中，因為CF類氣體的CF 的活性種承擔蝕刻作用和向孔側(cè)壁形成聚合物的作用這兩個任務(wù)，但 該作用根據(jù)CF類氣體的不同而不同，因此公開了根據(jù)氣體種變更供給 的方法的技術(shù)。
但是，ArF光致抗蝕劑在通過光刻形成圖案時表面狀態(tài)不好，容易 產(chǎn)生裂縫。于是，雖然應(yīng)用上述專利文獻1的技術(shù)進行蝕刻時能夠使 開口小徑化，但是在ArF光致抗蝕膜上產(chǎn)生的裂縫依然保持原樣殘存， 由于在該位置的ArF殘膜不足，基底的配線圖案受損，擔心電路短路。 此外，在上述專利文獻1的技術(shù)中，使開口小徑化直至期望的直徑需
要耗費時間，存在生產(chǎn)率降低的問題。上述專利文獻2記載了根據(jù)處 理氣體調(diào)整蝕刻作用和聚合物堆積作用的內(nèi)容，但是完全沒有記載關(guān)
于開口的小徑化和ArF抗蝕劑的裂縫修復(fù)的內(nèi)容。
另一方面，在形成超微細圖案時，由光致抗蝕膜的下層的被蝕刻 膜的光學性質(zhì)和光致抗蝕膜的厚度的變動導(dǎo)致的駐波、來自反射切口
和被蝕刻膜的衍射光和反射光所引起的光致抗蝕圖案的CD (critical dimension:臨界尺寸)的變動不可避免地產(chǎn)生，因此，在被蝕刻膜和 光致抗蝕膜之間插入有由在曝光源中使用的光的波長帶中光吸收良好 的物質(zhì)構(gòu)成的反射防止膜。作為這樣的反射防止膜，近年來，常使用 有機反射防止膜，在其蝕刻中，使用以光致抗蝕膜作為掩模的等離子 體蝕刻(例如參照專利文獻3)。
但是，因為有機反射防止膜具有與ArF光致抗蝕膜類似的組成， 因此在蝕刻有機反射防止膜時，ArF光致抗蝕膜也以大致相同的蝕刻速 率被蝕刻，最終存在掩模殘膜不足的問題。
專利文獻l:日本特開2005 — 129893號公報
專利文獻2:日本特開2006 — 269879號公報
專利文獻3:日本特開2005—26348號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上情況提出的，目的在于提供一種等離子體蝕刻 方法和等離子體蝕刻裝置，能夠在使光致抗蝕圖案小徑化的同時進行 蝕刻時，以高速率進行小徑化，并使得此時的光致抗蝕膜的表面狀態(tài) 良好，能夠修復(fù)裂縫。
此外，本發(fā)明的目的還在于提供一種能夠相對于光致抗蝕膜以高 選擇比蝕刻有機反射防止膜的等離子體蝕刻方法和等離子體蝕刻裝 置。
為了解決上述問題，在本發(fā)明的第一觀點中，提供一種等離子體 蝕刻方法，其以光致抗蝕膜作為掩模對蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻， 其特征在于，包括在上下相對地設(shè)置有第一電極和第二電極的處理 容器內(nèi)，配置具有蝕刻對象膜和形成有開口的光致抗蝕膜的被處理體 的工序；在處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF4氣體、CH2F2氣體、CxFy氣體的處
理氣體的工序(其中，x/y》0.5);和在上述第一電極和第二電極中的 至少一個上施加高頻電力，生成上述處理氣體的等離子體的工序，利 用上述等離子體使形成在上述光致抗蝕膜上的上述開口小徑化，同時 通過上述開口對蝕刻對象膜進行蝕刻。
在本發(fā)明的第二觀點中，提供一種等子體蝕刻方法，其以光致抗 蝕膜作為掩模對蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻，其特征在于，包括 在上下相對地設(shè)置有第一電極和第二電極的處理容器內(nèi)，配置具有蝕 刻對象膜和形成有作為蝕刻圖案的開口的光致抗蝕膜的被處理體的工 序；在處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF4氣體、CH2F2氣體、CJy氣體的處理氣 體的工序(其中，x/y^0.5);在上述第一電極和第二電極中的至少一
個上施加高頻電力，生成等離子體的工序；和在生成上述等離子體的
規(guī)定的期間，在上述第一電極和第二電極的任一個上施加直流電壓的 工序，利用上述等離子體使形成在上述光致抗蝕膜上的上述開口小徑 化，同時通過形成在上述光致抗蝕膜上的開口對蝕刻對象膜進行蝕刻。
在上述第二觀點中，上述直流電壓優(yōu)選為一500 一1500V的范圍。 此外，在上述第一和第二觀點中，上述CxFy氣體優(yōu)選是選自QF8氣體、 C5Fs氣體和C4F6氣體中的至少一種。此外，在作為上述CJFy氣體使用 CsF8氣體的情況下，其流量優(yōu)選為5 10mL/min (sccm)。作為上述被 處理體，能夠使用在光致抗蝕膜和蝕刻對象膜之間具有有機類反射防 止膜的被處理體。
在本發(fā)明的第三觀點中，提供一種等離子體蝕刻方法，其相對于 在蝕刻對象膜上形成有有機反射防止膜、進一步在其上形成有光致抗 蝕膜的被處理體，以光致抗蝕膜作為掩模對有機反射防止膜和蝕刻對 象膜進行等離子體蝕刻，其特征在于，包括在上下相對地設(shè)置有第 一電極和第二電極的處理容器內(nèi)，配置具有蝕刻對象膜和形成有開口 的光致抗蝕膜的被處理體的工序；向處理容器內(nèi)導(dǎo)入包含的處理氣體 的工序；在上述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力， 生成等離子體的工序；和在生成上述等離子體的規(guī)定的期間，在上述 第一電極和第二電極的任一個上施加直流電壓，使得能夠以相對于光 致抗蝕膜為規(guī)定值以上的選擇比對有機反射防止膜進行蝕刻的工序。
在上述第三觀點中，上述直流電壓優(yōu)選為一1000 一1500V的范
圍。此外，上述處理氣體優(yōu)選包括CF4氣體、CH2F2氣體、CxFy氣體(其 中，x/yX).5)。
在本發(fā)明的第四觀點中，提供一種等離子體蝕刻方法，其相對于 在蝕刻對象膜上形成有有機反射防止膜、進一步在其上形成有光致抗 蝕膜的被處理體，以光致抗蝕膜作為掩模對有機反射防止膜和蝕刻對
象膜進行等離子體蝕刻，其特征在于，包括在上下相對地設(shè)置有第
一電極和第二電極的處理容器內(nèi)，配置具有蝕刻對象膜、有機反射防
止膜和形成有作為蝕刻圖案的開口的光致抗蝕膜的被處理體的工序；
向處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF4氣體、CH2F2氣體、CJy氣體的處理氣體的 工序(其中，x/y》0.5);在上述第一電極和第二電極中的至少一個上 施加高頻電力，生成等離子體的工序；在生成上述等離子體的過程中 的第一期間，主要以能夠使光致抗蝕膜的上述開口小徑化的條件在上 述第一電極和第二電極的任一個上施加直流電壓的工序；和在生成上 述等離子體的過程中的上述第一期間之后的第二期間，主要在能夠以 相對于光致抗蝕膜為規(guī)定值以上的選擇比對有機反射防止膜進行蝕刻 的條件下在上述第一電極和第二電極的任一個上施加直流電壓的工 序。
在上述第四觀點中，上述第一期間中優(yōu)選上述直流電壓為一500
一1500V，上述第二期間中優(yōu)選上述直流電壓為一IOOO--1500V。此
外，在上述第三和第四觀點中，上述CxFy氣體優(yōu)選是選自QF8氣體、 C5Fs氣體和C4F6氣體中的至少一種。此外，在作為上述QJFy氣體使用 C5Fs氣體的情況下，其流量優(yōu)選為5 10mL/min (sccm)。
在本發(fā)明的第五觀點中，提供一種等離子體蝕刻裝置，其特征在 于，包括收納被處理體并能夠保持真空的處理容器；在上述處理容 器內(nèi)上下相對地設(shè)置的第一電極和第二電極；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入 包括CF4氣體、CH2F2氣體、CxFy氣體的處理氣體的氣體導(dǎo)入機構(gòu)(其 中，x/y》0.5);在上述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻 電力，生成上述處理氣體的等離子體的高頻電源單元；和控制氣體導(dǎo) 入機構(gòu)和高頻電源單元中的至少一個的控制部，使得能夠利用上述等 離子體，使在上述光致抗蝕膜上形成的上述開口小徑化，同時通過上 述開口對蝕刻對象膜進行蝕刻。
在本發(fā)明的第六觀點中，提供一種等離子體蝕刻裝置，其特征在 于，包括容納被處理體并能夠保持真空的處理容器；在上述處理容 器內(nèi)上下相對地設(shè)置的第一電極和第二電極；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入 包括CF4氣體、CH2F2氣體、C^y氣體的處理氣體的氣體導(dǎo)入機構(gòu)(其
中，x/y》0.5);在上述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻
電力，生成上述處理氣體的等離子體的高頻電源單元；在上述第一電 極和第二電極中的任一個上施加直流電壓的直流電源單元；和控制氣 體導(dǎo)入機構(gòu)和高頻電源單元中的至少一個以及上述直流電源單元的控 制部，使得能夠利用上述等離子體，使在上述光致抗蝕膜上形成的上 述開口小徑化，同時通過形成在上述光致抗蝕膜上的開口對蝕刻對象 膜進行蝕刻。
在本發(fā)明的第七觀點中，提供一種等離子體蝕刻裝置，其相對于 在蝕刻對象膜上形成有有機反射防止膜、進一步在其上形成有光致抗 蝕膜的被處理體，以光致抗蝕膜作為掩模對有機反射防止膜和蝕刻對 象膜進行等離子體蝕刻，其特征在于，包括容納被處理體并能夠保 持真空的處理容器；在上述處理容器內(nèi)上下相對地設(shè)置的第一電極和 第二電極；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入處理氣體的氣體導(dǎo)入機構(gòu)；在上述 第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力，生成上述處理氣 體的等離子體的高頻電源單元；在上述第一電極和第二電極中的任一 個上施加直流電壓的直流電源單元；和控制上述直流電源單元的控制 部，使得能夠以相對于光致抗蝕膜為規(guī)定值以上的選擇比對有機反射 防止膜進行蝕刻。
在本發(fā)明的第八觀點中，提供一種等離子體蝕刻裝置，其相對于 在蝕刻對象膜上形成有有機反射防止膜、進一步在其上形成有光致抗 蝕膜的被處理體，以光致抗蝕膜作為掩模對有機反射防止膜和蝕刻對 象膜進行等離子體蝕刻，其特征在于，包括收納被處理體并能夠保 持真空的處理容器；在上述處理容器內(nèi)上下相對地設(shè)置的第一電極和 第二電極；向上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF4氣體、CHJ2氣體、CxFy 氣體的處理氣體的氣體導(dǎo)入機構(gòu)(其中，x/y^0.5);在上述第一電極 和第二電極中的至少一個上施加高頻電力，生成上述處理氣體的等離 子體的高頻電源單元；在上述第一電極和第二電極中的任一個上施加 直流電壓的直流電源單元；和控制上述直流電源單元的控制部，使得 在利用上述高頻電源單元形成處理氣體的等離子體的過程中，存在主 要以能夠使光致抗蝕膜的上述開口小徑化的條件施加直流電壓的期 間，和主要以能夠相對于光致抗蝕膜為規(guī)定值以上的選擇比對有機反 射防止膜進行蝕刻的條件下施加直流電壓的期間。
在本發(fā)明的第九觀點中，提供一種存儲介質(zhì)，其存儲有在計算機 上運行，控制等離子體蝕刻裝置的程序，其特征在于，上述程序在執(zhí) 行時，以進行權(quán)利要求1 13中任一項的等離子體蝕刻方法的方式，由 計算機控制上述等離子體蝕刻裝置。
根據(jù)本發(fā)明，使用包括CF4氣體、CH2F2氣體、QJFy氣體(其中， x/y》0.5)的處理氣體，在上下相對設(shè)置的第一電極和第二電極的至少 一個上施加高頻電力，生成處理氣體的等離子體，對蝕刻對象膜進行 蝕刻，由此，CxFy氣體促進CF4氣體、CH2F2氣體的使開口小徑化的效 果，提高小徑化的速率，能夠提高處理的生產(chǎn)率，并且，通過CyF/氣 體能夠使ArF光致抗蝕膜的表面平滑，能夠增加光致抗蝕膜的厚度， 并且修復(fù)裂縫。因此，即使在為了消除現(xiàn)有的ArF光致抗蝕膜的殘膜 不足而不得不使用多層抗蝕技術(shù)的情況下，也能夠應(yīng)用單層抗蝕劑。 此外，本發(fā)明對于雙次成圖技術(shù)這樣的形成更狹窄的間距的圖案的技 術(shù)特別有效。
此外，在本發(fā)明中，如上所述，在使用包括CF4氣體、CH2F2氣體、 QJFy氣體(其中，x/y》0.5)的處理氣體，在上下相對設(shè)置的第一電極 和第二電極的至少一個上施加高頻電力，生成處理氣體的等離子體的 基礎(chǔ)上，通過在生成等離子體時在第一電極和第二電極的任一個上施 加直流電壓，能夠?qū)⒏街谥绷麟妷菏┘与姌O上的聚合物供給到被處 理體，能夠進一步提高上述效果。
進而，相對于在蝕刻對象膜上形成有機反射防止膜，進一步在其 上形成有光致抗蝕膜的被處理體，以光致抗蝕膜作為掩模對有機反射 防止膜和蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻時，在上下相對設(shè)置的第一電 極和第二電極的至少一個上施加高頻電力，生成處理氣體的等離子體 的基礎(chǔ)上，通過在生成等離子體時在第一電極和第二電極的任一個上 施加直流電壓，能夠?qū)⒏街谥绷麟妷菏┘与姌O上的聚合物供給到光
致抗蝕膜，從而能夠?qū)τ袡C反射防止膜以相對于光致抗蝕膜的高選擇 比進行蝕刻。
此外，相對于在蝕刻對象膜上形成有機反射防止膜，進一步在其 上形成有光致抗蝕膜的被處理體，以光致抗蝕膜作為掩模對有機反射
防止膜和蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻時，在使用包括CF4氣體、CH2F2 氣體、CxFy氣體(其中，x/y》0.5)的處理氣體，在上下相對設(shè)置的第 一電極和第二電極的至少一個上施加高頻電力，生成處理氣體的等離 子體的基礎(chǔ)上，通過在生成等離子體時在第一電極和第二電極的任一 個上施加直流電壓，在第一期間中以該直流電壓作為能夠使開口小徑 化的條件，在之后的第二期間中以該直流電壓作為能夠以相對光致抗 蝕膜為規(guī)定值以上的選擇比對有機反射防止膜進行蝕刻的條件，因此， 能夠提高小徑化速率，提高處理的生產(chǎn)率，并且能夠得到使ArF光致 抗蝕膜的表面平滑的效果，和能夠相對光致抗蝕膜以高選擇比蝕刻有 機反射防止膜的效果。


圖1是表示在本發(fā)明的實施中使用的等離子體蝕刻裝置的一個例 子的概要截面圖。
圖2是表示圖1的等離子體蝕刻裝置中與第一高頻電源連接的匹 配器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是在本發(fā)明的第一實施方式的實施中使用的半導(dǎo)體晶片的結(jié) 構(gòu)的截面圖。
圖4是表示在圖3所示的半導(dǎo)體晶片中，已使光致抗蝕膜的開口 小徑化的狀態(tài)的截面圖。
圖5是表示以圖4所示的已小徑化的光致抗蝕膜為掩模進行等離 子體蝕刻的狀態(tài)的截面圖。
圖6是表示在圖1的等離子體處理裝置中，在上部電極上施加直 流電壓時的Vdc和等離子體殼層厚度的變化的圖。
圖7是表示用于確認本發(fā)明的第一實施方式的效果的半導(dǎo)體晶片 的蝕刻前的光致抗蝕膜的狀態(tài)的電子顯微鏡照片。
圖8是表示以本發(fā)明的第一實施方式的條件蝕刻圖7的半導(dǎo)體晶
片時的光致抗蝕膜的狀態(tài)的電子顯微鏡照片。
圖9是表示以比較條件蝕刻圖7的半導(dǎo)體晶片時的光致抗蝕膜的 狀態(tài)的電子顯微鏡照片。
圖IO是表示在本發(fā)明的第二實施方式的實施中使用的半導(dǎo)體晶片 的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖11是表示在上部電極上施加的直流電壓和有機反射防止膜的相
對ArF光致抗蝕膜的蝕刻選擇比的關(guān)系的圖。
圖12是表示能夠應(yīng)用于本發(fā)明的實施的另一類型的等離子體蝕刻 裝置的例子的概要圖。
圖13是表示能夠應(yīng)用于本發(fā)明的實施的又一類型的等離子體蝕刻 裝置的例子的截面圖。
圖14是表示能夠應(yīng)用于本發(fā)明的實施的又一類型的等離子體蝕刻 裝置的例子的概要圖。
圖15是表示能夠應(yīng)用于本發(fā)明的實施的又一類型的等離子體蝕刻 裝置的例子的截面圖。
符號說明
10……腔室(處理容器) 16……基座(下部電極) 34……上部電極
44......供電棒
46， 88……匹配器
48……第一高頻電源
50……可變直流電源
51……控制器
52……導(dǎo)通 斷開開關(guān)
66……處理氣體供給源
84……排氣裝置
90……第二高頻電源
91......GND塊
101， 201……Si基板 103、 203……蝕刻對象膜104、 204……有機反射防止膜
105、 205……光致抗蝕膜 106……開口
107……CF類的堆積物 108……蝕刻孔
W……半導(dǎo)體晶片(被處理基板)
具體實施例方式
以下，參照附圖具體說明本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示在本發(fā)明的實施中使用的等離子體蝕刻裝置的一個例 子的大致截面圖。
該等離子體蝕刻裝置構(gòu)成為電容耦合型平行平板等離子體蝕刻裝 置，例如具有由表面被陽極氧化處理的鋁構(gòu)成的大致圓筒狀的腔室(處 理容器)10。該腔室10保持接地。
在腔室10的底部隔著由陶瓷等構(gòu)成的絕緣板12配置有圓柱狀的 基座支承臺14，在該基座支承臺14之上設(shè)置有例如由鋁構(gòu)成的基座 16?；?6構(gòu)成下部電極，在其上載置有作為被處理基板的半導(dǎo)體晶 片W。
在基座16的上面設(shè)置有以靜電力吸附保持半導(dǎo)體晶片W的靜電 卡盤18。該靜電卡盤18具有由一對絕緣層或絕緣片夾持由導(dǎo)電膜構(gòu)成 的電極20的結(jié)構(gòu)，在電極20上電連接有直流電源22。于是，通過由 來自直流電源22的直流電壓產(chǎn)生的庫侖力等靜電力，將半導(dǎo)體晶片W 吸附保持在靜電卡盤18上。
在靜電卡盤18 (半導(dǎo)體晶片W)的周圍的基座16的上面，為了 提高蝕刻的均勻性，例如配置有由硅構(gòu)成的導(dǎo)電性的聚焦環(huán)(修正環(huán)) 24。在基座16和基座支承臺14的側(cè)面上，例如設(shè)置有由石英構(gòu)成的 圓筒狀的內(nèi)壁部件26。
在基座支承臺14的內(nèi)部，例如在圓周上設(shè)置有制冷劑室28。從設(shè) 置在外部的未圖示的冷卻裝置，通過配管30a、 30b，將規(guī)定溫度的制 冷劑，例如冷卻水被循環(huán)供給至該制冷劑室，能夠通過制冷劑的溫度 控制基座上的半導(dǎo)體晶片W的處理溫度。
進而，來自未圖示的傳熱氣體供給機構(gòu)的傳熱氣體，例如He氣，
通過氣體供給管路32被供給至靜電卡盤18的上面和半導(dǎo)體晶片W的 背面之間。
在作為下部電極的基座16的上方，以與基座16相對的方式平行 地設(shè)置有上部電極34。于是，上部和下部電極34、 16間的空間成為等 離子體生成空間。上部電極34形成與作為下部電極的基座16上的半 導(dǎo)體晶片W相對與等離子體生成空間接觸的面，即相對面。
該上部電極34由通過絕緣性遮蔽部件42被支承在腔室10的上 部、構(gòu)成與基座16的相對面且具有多個噴出孔37的電極板36;和裝 卸自由地支承該電極板36，由導(dǎo)電性材料，例如表面被陽極氧化處理 的鋁構(gòu)成的水冷結(jié)構(gòu)的電極支承體38而構(gòu)成。電極板36優(yōu)選是焦耳 熱較少且低電阻的導(dǎo)電體或半導(dǎo)體，此外，如后所述，從強化抗蝕劑 的觀點出發(fā)，優(yōu)選含有硅的物質(zhì)。從這樣的觀點出發(fā)，電極板36優(yōu)選 由硅、SiC構(gòu)成。在電極支承體38的內(nèi)部設(shè)置有氣體擴散室40，從該 氣體擴散室40與氣體噴出孔37連通的多個氣體通流孔41向下方延伸。
在電極支承體38上形成有向氣體擴散室40導(dǎo)入處理氣體的氣體 導(dǎo)入口62，氣體供給管64與該氣體導(dǎo)入口 62連接，處理氣體供給源 66與氣體供給管64連接。在氣體供給管64上，從上游側(cè)開始依次設(shè) 置有質(zhì)量流量控制器(MFC)68和開關(guān)閥70(也可以由FCN代替MFC)。 于是，從處理氣體供給源66，用于蝕刻的處理氣體從氣體供給管64 到達氣體擴散室40，通過氣體通流孔41和氣體噴出孔37噴淋狀地噴 出至等離子體生成空間。艮口，上部電極34作為用于供給處理氣體的噴 淋頭起作用。
在上部電極34上，通過匹配器46和供電棒44電連接有第一高頻 電源48。第一高頻電源48輸出頻率lOMHz以上的，例如60MHz的高 頻電力。匹配器46使負載阻抗與第一高頻電源48的內(nèi)部(或輸出) 阻抗相匹配，因此，以在腔室10內(nèi)生成等離子體時使第一高頻電源48 的輸出阻抗和負載阻抗在外觀上一致的方式起作用。匹配器46的輸出 端子與供電棒44的上端連接。
另一方面，在上述上部電極34上，除了第一高頻電源48，還電連 接有可變直流電源50。可變直流電源50也可以是雙極電源。具體而言，
該可變直流電源50通過上述匹配器46和供電棒44與上部電極34連 接，通過導(dǎo)通 斷開開關(guān)52能夠?qū)崿F(xiàn)供電的導(dǎo)通 斷開?？勺冎绷麟?源50的極性和電流 電壓以及導(dǎo)通 斷開開關(guān)52的導(dǎo)通 斷開由控 制器51進行控制。
如圖2所示，匹配器46具有從第一高頻電源48的供電線路49分 支設(shè)置的第一可變電容器54，和設(shè)置在供電線路49的該分支點的下游 側(cè)的第二可變電容器56，利用它們發(fā)揮上述功能。此外，在匹配器46 上，設(shè)置有對來自第一高頻電源48的高頻(例如60MHz)和來自后述 的第二高頻電源的高頻(例如2MHz)進行陷波的濾波器58，使得直 流電壓電流(以下簡稱直流電壓)能夠有效地供給到上部電極34。艮口， 來自可變直流電源50的直流電流通過濾波器58與供電線路49連接。 該濾波器58由線圈59和電容器60構(gòu)成，利用它們對來自第一高頻電 源48的高頻和來自后述的第二高頻電源的高頻進行陷波。
從腔室10的側(cè)壁以延伸至上部電極34的高度位置的上方的方式 設(shè)置有圓筒狀的接地導(dǎo)體10a，該圓筒狀接地導(dǎo)體10a的頂壁部分通過 筒狀的絕緣部件44a與上部供電棒44電絕緣。
在作為下部電極的基座16上，通過匹配器88電連接有第二高頻 電源90。通過從該第二高頻電源90向下部電極基座16供給高頻電力， 離子被吸引至半導(dǎo)體晶片W側(cè)。第二高頻電源90輸出頻率在 300kHz 13.56MHz的范圍內(nèi)的，例如2MHz的高頻電力。匹配器88 用于使負載阻抗與第二高頻電源卯的內(nèi)部(或輸出)阻抗相匹配，以 在腔室10內(nèi)生成等離子體時使第二高頻電源卯的內(nèi)部阻抗和負載阻 抗在外觀上一致的方式起作用。
在上部電極34上，電連接有用于不通過來自第一高頻電源48的 高頻(60MHz)，而使來自第二高頻電源90的高頻(2MHz)通向地面 的低通濾波器(LPF) 92。該低通濾波器(LPF) 92優(yōu)選由LR濾波器 或LC濾波器構(gòu)成，但是因為即使僅一根導(dǎo)線也能夠?qū)碜缘谝桓哳l電 源48的高頻(60MHz)造成十分大的電抗，所以僅由此也能夠?qū)崿F(xiàn)。 另一方面，在作為下部電極的基座16上，電連接有用于使來自第一高 頻電源48的高頻(60MHz)通向地面的高通濾波器(HPF) 94。
在腔室10的底部設(shè)置有排氣口 80，在該排氣口 80上通過排氣管
82連接有排氣裝置84。排氣裝置84具有渦輪分子泵等真空泵，能夠 使腔室10內(nèi)減壓至期望的真空度。此外，在腔室10的側(cè)壁上設(shè)置有 半導(dǎo)體晶片W的搬入搬出口 85，該搬入搬出口 85能夠通過閘閥86開 關(guān)。此外，沿著腔室10的內(nèi)壁，裝卸自由地設(shè)置有用于防止在腔室10 上附著蝕刻副產(chǎn)物(沉積物)的沉積物防護體11。即，沉積物防護體 11構(gòu)成腔室壁。此外，沉積物防護體11也設(shè)置在內(nèi)壁部件26的外周。 在腔室10的底部的腔室壁側(cè)的沉積物防護體11和內(nèi)壁部件26側(cè)的沉 積物防護體11之間，設(shè)置有排氣板83。作為沉積物防護體11和排氣 板83，能夠優(yōu)選使用在鋁材上覆蓋有￥203等陶瓷的材料。
沉積物防護體11的構(gòu)成腔室內(nèi)壁的部分的與晶片W大致相同高 度的部分上，設(shè)置有與地面DC連接的導(dǎo)電性部件(GND塊)91，由 此發(fā)揮防止異常放電的效果。
等離子體處理裝置的各構(gòu)成部與控制部(整體控制裝置)95連接 并被控制。此外，在控制部95上，連接有由工序管理者為了管理等離 子體處理裝置而進行命令的輸入操作等的鍵盤、使等離子體處理裝置 的運行狀況可視化而進行顯示的顯示器等構(gòu)成的用戶接口 96。
進而，在控制部95上連接有存儲部97，該存儲部97存儲有用于 通過控制部95的控制實現(xiàn)由等離子體處理裝置執(zhí)行的各種處理的控制 程序、和用于根據(jù)處理條件在等離子體處理裝置的各構(gòu)成部執(zhí)行處理 的程序即方案。方案也可以存儲在硬盤、半導(dǎo)體存儲器中，也能夠以 收納在CDROM、 DVD等可搬動的能夠通過計算機讀取的存儲介質(zhì)中 的狀態(tài)設(shè)置在存儲部97的規(guī)定位置。
并且，根據(jù)需要，依據(jù)來自用戶接口96的指示等將任意的方案從 存儲部97中讀出并在控制部95中執(zhí)行，從而在控制部95的控制下在 等離子體處理裝置中進行期望的處理。
接著，說明通過這樣構(gòu)成的等離子體蝕刻裝置實施的本發(fā)明的第 一實施方式的等離子體蝕刻方法。
此處，作為被處理體的半導(dǎo)體晶片W，例如圖3所示，使用在Si 基板101上依次形成有蝕刻阻擋膜102、蝕刻對象膜103、反射防止膜 (BARC) 104、圖案化的光致抗蝕膜105的半導(dǎo)體晶片W。
例示SiC膜作為蝕刻阻擋膜102。此外，例示層間絕緣膜作為蝕刻
對象膜103，例如例示Si02膜禾tV或Low-k膜。作為反射防止膜104， 主流的是有機類的膜，其厚度為80nm左右。作為光致抗蝕膜105，例 示ArF抗蝕劑，厚度為120nm左右。
在該等離子體蝕刻時，首先，使閘閥86為打開狀態(tài)，通過搬入搬 出口 85將具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片W搬入腔室10內(nèi)，載置在基座 16上。然后，從處理氣體供給源66將用于蝕刻反射防止膜104的處理 氣體以規(guī)定的流量向氣體擴散室40供給，通過氣體通流孔41和氣體 噴出孔37向腔室10內(nèi)供給，并通過排氣裝置84對腔室10內(nèi)進行排 氣，使其中的壓力例如為0.1 150Pa的范圍內(nèi)的設(shè)定值。此外，使基 座溫度為0 4(TC左右。
然后，在該狀態(tài)下向腔室10內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定的處理氣體，從第一高頻 電源48將等離子體生成用的高頻電力以規(guī)定的功率施加在上部電極 34上，同時由第二高頻電源90將離子吸引用的高頻以規(guī)定的功率施加 在作為下部電極的基座16上。然后，將來自可變直流電源50的規(guī)定 的直流電壓施加在上部電極34上。進而，將來自靜電卡盤18用的直 流電源22的直流電壓施加在靜電卡盤18的電極20上，將半導(dǎo)體晶片 W固定在基座16上。
從在上部電極34的電極板36上形成的氣體噴出孔37噴出的處理 氣體，在由高頻電力產(chǎn)生的上部電極34和作為下部電極的基座16間 的輝光放電中等離子體化，通過由該等離子體生成的自由基、離子， 蝕刻半導(dǎo)體晶片W的被處理面。
由于在上部電極34上供給高頻區(qū)域(例如lOMHz以上)的高頻 電力，因此能夠在優(yōu)選的狀態(tài)下使等離子體高密度化，在更為低壓的 條件下也能夠形成高密度等離子體。
在本實施方式中，在蝕刻反射防止膜104和蝕刻對象膜103時， 使光致抗蝕膜105的開口 106小徑化。即，如圖4所示，在等離子體 蝕刻時，在光刻工序中形成的光致抗蝕膜105的開口 106的壁部上堆 積CF類的堆積物107，使開口106小徑化，如圖5所示，由此使反射 防止膜104、蝕刻對象膜103的蝕刻孔108的直徑微細化。
這樣在等離子體蝕刻時將CF類的堆積物堆積在形成于光致抗蝕 膜105的開口 106的內(nèi)壁上而使開口 106小徑化時，通過并用堆積效
果高的CF類氣體，典型的有CF4氣體，和清除效果高的CHF類氣體， 典型的有CH2F2氣體，能夠有效地控制堆積物的堆積。
但是，在使用ArF光致抗蝕膜作為光致抗蝕膜的情況下，因為本 質(zhì)上其強度較低，所以當作為開口 106形成間距狹窄的孔圖案時，在 該圖案間形成裂縫，即使使用上述處理氣體使開口 106小徑化也不能 夠修復(fù)該裂縫。因此，由于在這樣的具有裂縫的部分ArF抗蝕膜的殘 膜不足，擔心產(chǎn)生基底的配線圖案受損，電路短路等問題。此外，在 使用上述氣體的情況下，將圖案小徑化直至期望的尺寸需要耗費時間， 還會產(chǎn)生生產(chǎn)率低的問題。
因此，在本實施方式中，作為處理氣體，除了 CF4氣體和CH2F2 氣體之外，使用C量較多的CF類氣體，具體如Cy氣體中滿足x/y >0.5的氣體。通過像這樣使用作為C量較多的CF類氣體的CxFy氣體， 能夠在ArF光致抗蝕膜的表面上形成平滑性高的堆積物，堆積物本身 的量也增加，能夠?qū)崿F(xiàn)光致抗蝕膜105的厚度的增加和裂縫修復(fù)，能 夠有效地消除如上所示的由ArF光致抗蝕膜的局部的殘膜不足引起的 配線短路的問題。此外，通過使用上述CJy氣體能夠促進堆積，因此 能夠使開口小徑化直至期望的尺寸為止所需的時間大幅縮短，能夠大 幅提高生產(chǎn)率。
這樣，通過將CJy氣體添加在CF/氣體和CH2F/氣體中，能夠得 到上述效果，這樣的效果，通過在等離子體蝕刻中在上部電極34上施 加來自可變直流電源50的直流電壓，能夠變得更大。即，通過CxFy 氣體的添加和直流電壓的施加的相乘作用，能夠顯著促進上述效果。
關(guān)于該點進行以下的說明。
通過現(xiàn)有的蝕刻工藝，特別是向上部電極34施加的高頻電力較小 的蝕刻工藝，聚合物附著在上部電極34上。并且，當在進行蝕刻處理 時在上部電極34上施加適當?shù)闹绷麟妷簳r，如圖6所示，能夠使上部 電極的自偏電壓Vde變深，即能夠使得上部電極34表面的Vde的絕對 值變大。因此，附著在上部電極34上的聚合物由于施加的直流電壓而 被濺射，供給到半導(dǎo)體晶片W，附著在光致抗蝕膜105上成為沉積物。 這樣由直流電壓的施加產(chǎn)生沉積物附著效果，與上述處理氣體引起的 堆積效果相結(jié)合，能夠以高生產(chǎn)率實現(xiàn)開口 106的小徑化，同時能夠
進一步促進裂縫修復(fù)作用，能夠使電路短路的擔憂進一步變小。
作為滿足x/y^0.5的CxFy氣體，能夠舉出C4F8氣體、CsFs氣體和 C4F6氣體，能夠使用從中選擇的至少一種。根據(jù)氣體的種類適當改變 這些氣體的量。其中，優(yōu)選效果較高、易于適用量產(chǎn)的CsFs氣體，其 量優(yōu)選為5 10mL/min (sccm)。認為C的比例越大，這些氣體的效果 也越大，相比于QF8氣體C的比例較小的C4F8氣體優(yōu)選為5 40mL/min (sccm)。 C的比例最高的C4F6氣體存在以更少的量得到期 望的效果的可能性。
此外，優(yōu)選CF4氣體的流量優(yōu)選為100 200 mL/min(sccm)， CH2F2 氣體的流量優(yōu)選為5 30mL/min (sccm)。處理氣體可以由CF/氣體、 CH2&氣體、CxF/氣體構(gòu)成，也可以是在它們中還添加有Ar氣體等惰 性氣體的氣體。
進而，從得到上述效果的觀點出發(fā)，從可變直流電源50向上部電 極34施加的直流電壓，優(yōu)選為一500 一1500V的范圍。
接著，說明確認這樣的第一實施方式的方法的效果的結(jié)果。此處， 作為被處理基板，使用在作為蝕刻對象膜的多孔低介電常數(shù)(Low-k) 膜上形成有機反射防止膜，而且在其上形成有作為蝕刻掩模的ArF抗 蝕膜的處理基板。在圖7中表示蝕刻前的初始狀態(tài)的ArF抗蝕膜的掃 描型電子顯微鏡(SEM)照片。此處，設(shè)形成在ArF光致抗蝕膜上的 開口圖案的初始的直徑為140rnn。從該照片可知，裂縫從多少個開口 圖案開始延伸。
將這樣的基板搬入圖1的裝置，在作為本實施方式的條件的以下 的條件A和作為比較條件的以下的條件B下進行等離子體蝕刻處理。 <條件A>
腔室內(nèi)壓力13.3Pa (100mT) 上部高頻功率500W 下部高頻功率400W 直流電壓一1000V
處理氣體和流量
CF4= 150 mL/min (標準狀態(tài)換算值sccm) CH2F2 = 20 mL/min (sccm)
C5F8 = 7mI7min (sccm)
磁場
中心二15T
邊緣=40丁
溫度
上部電極和晶片二6(TC
基座二20。C
<條件B>
腔室內(nèi)壓力13.3Pa (100mT) 上部高頻功率500W 下部高頻功率400W 直流電壓一500V
處理氣體和流量
CF4 =150 ml7min (sccm) CH2F2=20 mL/min (sccm)
磁場
中心=15丁 邊緣二40T
上部電極和晶片二6(TC 基座=201:
在這樣的條件下進行蝕刻的結(jié)果是，在作為本實施方式的條件的 條件A下進行10sec的蝕刻處理，從而能夠使光致抗蝕膜的孔形狀的 開口從140nm小徑化直至作為目標的110nm。此外，如圖8的SEM照 片所示，能夠確認蝕刻后的光致抗蝕膜的平面的裂縫被修復(fù)。此外， 光致抗蝕膜的殘膜在中心為230nm，在邊緣為220nm。
另一方面，在作為比較條件的條件B下，使光致抗蝕膜的孔形狀 的開口從140nm小徑化直至作為目標的110nm需要40sec。并且，如 圖9的SEM照片所示，能夠確認蝕刻后的光致抗蝕膜的平面殘存有初 始的裂縫。而且，光致抗蝕膜的殘膜在中心為220nm，在邊緣為218nm。
由該結(jié)果能夠確認，通過在本實施方式的條件下進行蝕刻，能夠
修復(fù)最初存在于ArF抗蝕膜上的裂縫，使孔形狀的開口小徑化所需的
時間也比比較例短，能夠以高生產(chǎn)率實現(xiàn)期望的小徑化。此外，能夠 確認光致抗蝕膜的殘膜也是在本實施方式的條件下較多。 接著，說明本發(fā)明的第二實施方式的等離子體蝕刻方法。
在本實施方式中，作為被處理體的半導(dǎo)體晶片w，例如圖IO所示，
使用在Si基板201上依次形成有蝕刻阻擋膜202、蝕刻對象膜203、有 機反射防止膜(BARC) 204、圖案化的光致抗蝕膜205的半導(dǎo)體晶片 W，在對蝕刻對象膜203進行蝕刻之前，以光致抗蝕膜205作為掩模 對有機反射防止膜(BARC) 204進行蝕刻。
在該蝕刻時，從確保掩模殘膜的觀點出發(fā)，必須相對光致抗蝕膜 205以高選擇比對有機反射防止膜(BARC) 204進行蝕刻，但因為有 機反射防止膜204具有與ArF光致抗蝕膜這樣的光致抗蝕膜205類似 的組成，所以在蝕刻有機反射防止膜204時，光致抗蝕膜205也以大 致相同的速率被蝕刻，最終導(dǎo)致掩模殘膜不足。
因此，在本實施方式中，如以下所說明的，通過在上部電極34上 施加來自可變直流電壓50的直流電壓，相對光致抗蝕膜205以高選擇 比蝕刻有機反射防止膜204。
具體而言，首先使閘閥86為打開狀態(tài)，通過搬入搬出口 85將具 有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片W搬入腔室10內(nèi)，載置在基座16上。然后， 從處理氣體供給源66將用于蝕刻反射防止膜104的處理氣體以規(guī)定的 流量向氣體擴散室40供給，通過氣體通流孔41和氣體噴出孔37向腔 室10內(nèi)供給，并通過排氣裝置84對腔室10內(nèi)進行排氣，使其中的壓 力例如為0.1 150Pa的范圍內(nèi)的設(shè)定值。并且，基座溫度為0 40°C 左右。
然后，在該狀態(tài)下向腔室10內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定的處理氣體，從第一高頻 電源48將等離子體生成用的高頻電力以規(guī)定的功率施加在上部電極 34上，同時由第二高頻電源90將離子吸引用的高頻以規(guī)定的功率施加 在作為下部電極的基座16上。然后，將來自可變直流電源50的規(guī)定 的直流電壓施加在上部電極34上。進而，由用于靜電卡盤18的直流 電源22將直流電壓施加在靜電卡盤18的電極20上，將半導(dǎo)體晶片W 固定在基座16上。
從形成于上部電極34的電極板36上的氣體噴出孔37噴出的處理 氣體，在由高頻電力產(chǎn)生的上部電極34和作為下部電極的基座16間 的輝光放電中等離子體化，通過由該等離子體生成的自由基、離子蝕 刻半導(dǎo)體晶片W的被處理面。
在本實施方式中，在這樣的等離子體處理時，在上部電極34上施 加來自可變直流電源50的直流電壓。通過這樣施加直流電壓，與第一 實施方式的原理相同，附著在上部電極34上的聚合物由于施加的直流 電壓被濺射供給到半導(dǎo)體晶片W，附著在光致抗蝕膜205上成為沉積 物。因此，能夠使光致抗蝕膜205變厚，結(jié)果，能夠使得相對于光致 抗蝕膜205的有機反射防止膜204的蝕刻選擇比變大。此時的選擇比 隨著施加的直流電壓的絕對值的增加而變大，能夠在一1000 一1500V 的范圍內(nèi)得到3.0以上的選擇比，所以優(yōu)選該范圍。
在本實施方式中，作為處理氣體能夠使用通常的氣體，但與第一 實施方式同樣，優(yōu)選使用CF4氣體、CH2F2氣體和QJFy氣體中滿足x/y >0.5的氣體。并且，作為滿足x/yX).5的CxFy氣體，能夠舉出C4F8 氣體、CA氣體和CA氣體，能夠使用從中選擇的至少一種。其中， 優(yōu)選CsF8氣體，其量優(yōu)選為5 10mL/min (sccm)。此外，優(yōu)選CF4 氣體的流量為100 200mL/min(sccm)，優(yōu)選CH2F2氣體的流量為5 30mL/min (sccm)。處理氣體可以由CF4氣體、CH2F2氣體、CJFy氣體 構(gòu)成，也可以是在它們之中還添加有Ar氣體等的惰性氣體的氣體。
如本實施方式所示，在以ArF抗蝕膜作為掩模對有機反射防止膜 (BARC)進行等離子體蝕刻時，在使用與第一實施方式同樣的處理氣 體的情況下，通過控制在上部電極34上施加的直流電壓，在得到能夠 以高選擇比蝕刻反射防止膜的效果之外，還能夠得到在修復(fù)裂縫的同 時以高生產(chǎn)率使ArF抗蝕膜的開口小徑化的第一實施方式的效果。
其中，在使用ArF抗蝕膜作為掩模對有機反射防止膜(BARC)進 行等離子體蝕刻時，能夠進行下述兩個階段的蝕刻，作為第一階段， 利用第一實施方式的能夠使光致抗蝕膜的開口小徑化的條件，在修復(fù) 裂縫的同時以高生產(chǎn)率使ArF抗蝕膜的開口小徑化，接著作為第二階 段，利用第二實施方式的能夠相對ArF光致抗蝕膜以高蝕刻選擇比對 有機反射膜進行蝕刻的條件進行蝕刻。
接著，對確認第二實施方式的方法的效果的結(jié)果進行說明。
此處，使用在多孔Low-k膜上形成有機反射防止膜，而且在其上 形成有作為蝕刻掩模的ArF抗蝕膜的被處理基板。將這樣的基板搬入 圖1的裝置，以下述條件改變施加在上部電極34上的直流電壓，進行 等離子體蝕刻處理。
腔室內(nèi)壓力13.3Pa (100mT)
上部高頻功率500W
下部高頻功率400W
直流電壓一500 一1500V
處理氣體和流量
CF4= 150 mL/min (標準狀態(tài)換算值sccm) CH2F2=20 mL/min (sccm) C5Fg = 7 ml7min (sccm ) 磁場
中心二15T 邊緣二40T 溫度
上部電極和晶片二6(TC 基座二20。C
在這樣的條件下進行蝕刻的結(jié)果表示在圖11中。圖11是橫軸為 施加在上部電極上的直流電壓，縱軸是有機反射防止膜的相對ArF抗 蝕膜的蝕刻選擇比，表示它們的關(guān)系的圖。如該圖所示，確認施加的 直流電壓的大小(絕對值)越大蝕刻選擇比越大，在一1000 一1500 的范圍中能夠以3.0 5.4的高蝕刻選擇比蝕刻有機反射防止膜。
而且，本發(fā)明并不限于上述實施方式，能夠有各種變形。例如， 本發(fā)明應(yīng)用的裝置并不限定于圖1的裝置，能夠使用以下所示的各種 裝置。例如，如圖12所示，也能夠應(yīng)用在作為下部電極的基座16上 施加來自第一高頻電源48'的等離子體生成用的例如60MHz的高頻電 力，同時施加來自第二高頻電源90'的離子吸引用的例如2MHz的高頻 電力的下部雙頻施加型的等離子體蝕刻裝置。如圖所示在上部電極234 上連接可變直流電源166施加規(guī)定的直流電壓，由此能夠得到與上述
實施方式相同的效果。
此外，在該情況下，如圖13所示，也可以將直流電源168連接在
作為下部電極的基座16上，在基座16上施加直流電壓。
進而，如圖14所示，也能夠應(yīng)用使上部電極234'通過腔室10接 地，在作為下部電極的基座16上連接高頻電源170，從該高頻電源170 施加等離子體形成用的例如13.56MHz的高頻電力的類型的等離子體 蝕刻裝置，在該情況下，如圖所示在作為下部電極的基座16上連接可 變直流電源172，施加規(guī)定的直流電壓，由此能夠得到與上述實施方式 同樣的效果。
此外，如圖15所示，使與圖14同樣的上部電極234'通過腔室10 接地，在作為下部電極的基座16上連接高頻電源170，從該高頻電源 170施加等離子體形成用的高頻電力的類型的蝕刻裝置中，也可以將可 變直流電源174施加在上部電極234，上。
權(quán)利要求
1.一種等離子體蝕刻方法，其以光致抗蝕膜作為掩模對蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻，其特征在于，包括在上下相對地設(shè)置有第一電極和第二電極的處理容器內(nèi)，配置具有蝕刻對象膜和形成有開口的光致抗蝕膜的被處理體的工序；向處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF4氣體、CH2F2氣體、CxFy氣體的處理氣體的工序(其中，x/y≥0.5)；和在所述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力生成所述處理氣體的等離子體的工序，利用所述等離子體使形成在所述光致抗蝕膜上的所述開口小徑化，并且通過所述開口對蝕刻對象膜進行蝕刻。
2. —種等子體蝕刻方法，其以光致抗蝕膜作為掩模對蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻，其特征在于，包括在上下相對地設(shè)置有第一電極和第二電極的處理容器內(nèi)，配置具 有蝕刻對象膜和形成有作為蝕刻圖案的開口的光致抗蝕膜的被處理體的工序；向處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF4氣體、CHyF2氣體、QJFy氣體的處理氣 體的工序(其中，x/y^0.5);在所述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力生成等 離子體的工序；和在生成所述等離子體的規(guī)定的期間，在所述第一電極和第二電極 的任一個上施加直流電壓的工序，利用所述等離子體使形成在所述光致抗蝕膜上的所述開口小徑 化，并且通過形成在所述光致抗蝕膜上的開口對蝕刻對象膜進行蝕刻。
3. 如權(quán)利要求2所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于 所述直流電壓為一500 一1500V的范圍。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項所述的等離子體蝕刻方法，其特征在 于所述CxFy氣體是選自QF8氣體、QF8氣體和QF6氣體中的至少一種。
5. 如權(quán)利要求4所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于 所述CxFy氣體是C5Fs氣體，其流量為5 10mL/min (sccm)。
6. 如權(quán)利要求1 5中任一項所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述被處理體在光致抗蝕膜和蝕刻對象膜之間具有有機類反射防 止膜。
7. —種等離子體蝕刻方法，其相對于在蝕刻對象膜上形成有有機 反射防止膜、進一步在其上形成有光致抗蝕膜的被處理體，以光致抗 蝕膜作為掩模對有機反射防止膜和蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻，其特征在于，包括在上下相對地設(shè)置有第一電極和第二電極的處理容器內(nèi)，配置具有蝕刻對象膜和形成有開口的光致抗蝕膜的被處理體的工序； 向處理容器內(nèi)導(dǎo)入包含的處理氣體的工序；在所述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力生成等 離子體的工序；和在形成所述等離子體的規(guī)定的期間，在所述第一電極和第二電極 的任一個上施加直流電壓，使得能夠以相對于光致抗蝕膜為規(guī)定值以 上的選擇比對有機反射防止膜進行蝕刻的工序。
8. 如權(quán)利要求7所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于 所述直流電壓為一 1000 一 1500V的范圍。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于 所述處理氣體包括CF4氣體、CH2F2氣體、CxFy氣體(其中，x/y》0.5)。
10. —種等離子體蝕刻方法，其相對于在蝕刻對象膜上形成有有機 反射防止膜、進一步在其上形成有光致抗蝕膜的被處理體，以光致抗 蝕膜作為掩模對有機反射防止膜和蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻，其 特征在于，包括在上下相對地設(shè)置有第一電極和第二電極的處理容器內(nèi)，配置具 有蝕刻對象膜、有機反射防止膜和形成有作為蝕刻圖案的開口的光致 抗蝕膜的被處理體的工序；向處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF/氣體、CH2F2氣體、CxFy氣體的處理氣體的工序(其中，x/y》0.5);在所述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力生成等離子體的工序；在生成所述等離子體的過程中的第一期間，主要以能夠使光致抗 蝕膜的所述開口小徑化的條件在所述第一電極和第二電極的任一個上施加直流電壓的工序；和在生成所述等離子體的過程中的所述第一期間之后的第二期間， 主要在以相對于光致抗蝕膜為規(guī)定值以上的選擇比對有機反射防止膜 進行蝕刻的條件下，在所述第一電極和第二電極的任一個上施加直流 電壓的工序。
11. 如權(quán)利要求IO所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述第一期間中所述直流電壓為一500^^ — 1500V，所述第二期間 中所述直流電壓為一IOOO 一1500V。
12. 如權(quán)利要求9 11中任一項所述的等離子體蝕刻方法，其特征 在于所述CxFy氣體是選自QF8氣體、C5F8氣體和C4F6氣體中的至少一種。
13. 如權(quán)利要求12所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述CxFy氣體是CsF8氣體，其流量為5 10mL/min (sccm)。
14. 一種等離子體蝕刻裝置，其特征在于，包括 收納被處理體并能夠保持真空的處理容器； 在所述處理容器內(nèi)上下相對地設(shè)置的第一電極和第二電極；向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF4氣體、CH2F2氣體、CxFy氣體的處 理氣體的氣體導(dǎo)入機構(gòu)(其中，x/y^0.5);在所述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力，生成所述處理氣體的等離子體的高頻電源單元；和控制氣體導(dǎo)入機構(gòu)和高頻電源單元中的至少一個的控制部，使得 能夠利用所述等離子體，使在所述光致抗蝕膜上形成的所述幵口小徑 化，同時通過所述開口對蝕刻對象膜進行蝕刻。
15. —種等離子體蝕刻裝置，其特征在于，包括 收納被處理體并能夠保持真空的處理容器；在所述處理容器內(nèi)上下相對地設(shè)置的第一電極和第二電極；向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF4氣體、CH2F2氣體、CJy氣體的處 理氣體的氣體導(dǎo)入機構(gòu)(其中，x/y^0.5);在所述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力，生成 所述處理氣體的等離子體的高頻電源單元；在所述第一電極和第二電極中的任一個上施加直流電壓的直流電 源單元；和控制氣體導(dǎo)入機構(gòu)和高頻電源單元中的至少一個以及所述直流電 源單元的控制部，使得能夠利用所述等離子體，使在所述光致抗蝕膜 上形成的所述開口小徑化，同時通過形成在所述光致抗蝕膜上的開口 對蝕刻對象膜進行蝕刻。
16. —種等離子體蝕刻裝置，其相對于在蝕刻對象膜上形成有有機 反射防止膜、進一步在其上形成有光致抗蝕膜的被處理體，以光致抗 蝕膜作為掩模對有機反射防止膜和蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻，其 特征在于，包括容納被處理體并能夠保持真空的處理容器； 在所述處理容器內(nèi)上下相對地設(shè)置的第一電極和第二電極； 向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入處理氣體的氣體導(dǎo)入機構(gòu)；在所述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力，生成 所述處理氣體的等離子體的高頻電源單元；在所述第一電極和第二電極中的任一個上施加直流電壓的直流電 源單元；和控制所述直流電源單元的控制部，使得能夠以相對于光致抗蝕膜 為規(guī)定值以上的選擇比對有機反射防止膜進行蝕刻。
17. —種等離子體蝕刻裝置，其相對于在蝕刻對象膜上形成有有機 反射防止膜、進一步在其上形成有光致抗蝕膜的被處理體，以光致抗 蝕膜作為掩模對有機反射防止膜和蝕刻對象膜進行等離子體蝕刻，其 特征在于，包括容納被處理體并能夠保持真空的處理容器； 在所述處理容器內(nèi)上下相對地設(shè)置的第一電極和第二電極；向所述處理容器內(nèi)導(dǎo)入包括CF4氣體、CEyF2氣體、CxFy氣體的處 理氣體的氣體導(dǎo)入機構(gòu)(其中，x/y^0.5);在所述第一電極和第二電極中的至少一個上施加高頻電力，生成所述處理氣體的等離子體的高頻電源單元；在所述第一電極和第二電極中的任一個上施加直流電壓的直流電源單元；和控制所述直流電源單元的控制部，使得在利用所述高頻電源單元 形成處理氣體的等離子體的過程中，存在主要以能夠使光致抗蝕膜的 所述開口小徑化的條件施加直流電壓的期間，和主要在能夠以相對于 光致抗蝕膜為規(guī)定值以上的選擇比對有機反射防止膜進行蝕刻的條件 下施加直流電壓的期間。
18. —種存儲介質(zhì)，其存儲有在計算機上運行，控制等離子體蝕刻裝置的程序，其特征在于所述程序在執(zhí)行時，以進行權(quán)利要求l 13中任一項的等離子體蝕 刻方法的方式，由計算機控制所述等離子體蝕刻裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供等離子體蝕刻方法、等離子體蝕刻裝置和存儲介質(zhì)，該等離子體蝕刻方法在使光致抗蝕圖案小徑化同時進行蝕刻時，能夠以高速率進行小徑化，使此時的光致抗蝕膜的表面狀態(tài)良好，能夠修復(fù)裂縫。將具有蝕刻對象膜和形成有作為蝕刻圖案的開口的光致抗蝕膜的晶片(W)配置在腔室(10)內(nèi)的基座(16)上，在腔室(10)內(nèi)導(dǎo)入包括CF₄氣體、CH₂F₂氣體、C₅F₈氣體的處理氣體，在上部電極(34)上施加高頻電力，生成等離子體，同時在上部電極(34)上施加直流電壓，利用生成的等離子體，使形成在光致抗蝕膜上的開口小徑化，并且通過形成在光致抗蝕膜上的開口對蝕刻對象膜進行蝕刻。
文檔編號H01L21/00GK101355017SQ200810137678
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者出原乾司, 菊池秋廣 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社