等离子处理方法

文档序号:927752 发布日期:2021-03-02 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 等离子处理方法 (Plasma processing method ) 是由 谷山雅章 桑原谦一 宇根聪 于 2019-06-26 设计创作,主要内容包括:本发明是一种使用掩模对被蚀刻膜进行等离子蚀刻的等离子处理方法,其特征在于,具有:沉积工序,对载置有成膜了所述被蚀刻膜的试料的试料台提供高频电力,并且使含有硼元素的沉积膜沉积到所述掩模;以及蚀刻工序,在所述沉积工序之后,使用等离子对所述被蚀刻膜进行蚀刻。(The present invention is a plasma processing method for performing plasma etching on a film to be etched by using a mask, comprising: a deposition step of applying a high-frequency power to a sample stage on which a sample on which the film to be etched is deposited is placed, and depositing a deposition film containing a boron element on the mask; and an etching step of etching the film to be etched using plasma after the deposition step.)

等离子处理方法

技术领域

本发明涉及等离子处理技术,例如涉及有效应用于在掩模图案的侧壁形成了保护膜之后对被蚀刻膜进行蚀刻的技术的技术。

背景技术

在日本特开2009-200080号公报(专利文献1)中记载了如下的蚀刻技术:通过使用包含含氧的气体和含硫且不含氧的气体的混合气体进行蚀刻,从而保护侧壁,得到所期望尺寸和所期望形状。

在日本特开2018-56345号公报(专利文献2)中记载了如下技术:作为针对在被处理基板形成的包含氧化硅膜的膜进行干蚀刻时的蚀刻掩模,使用具有硼系膜的硬掩模。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2009-200080号公报

专利文献1:日本特开2018-56345号公报

发明内容

-发明要解决的课题-

近年来,半导体设备的微细化不断发展起来,结果,不断要求加工技术的高密度化。在这样的状况下,在以极度紫外线曝光技术(EUV技术)为代表的第二代光刻技术中,伴随着掩模图案的微细化,构成掩模图案的抗蚀剂膜的薄膜不断发展。其结果,在掩模图案与被蚀刻膜之间的蚀刻选择比的降低、光刻技术的限制而导致的孔图案等的孔径缩小化而限制显著化。

针对上述课题,提出了如下技术:在掩模图案形成保护膜,将掩模图案和保护膜作为掩模来对被蚀刻膜进行蚀刻。根据该技术,在掩模图案形成了保护膜的结果,获得了能够以比掩模图案的尺寸精度更微细的加工精度来加工被蚀刻膜的优点。

然而,在掩模图案形成保护膜的技术中,保护膜作为蚀刻掩模的一部分发挥功能。因此,例如,在利用等离子蚀刻技术对被蚀刻膜进行加工的情况下,针对构成蚀刻掩模的一部分的保护膜,要求对等离子的耐性。但是,在用于保护膜的材料对等离子的耐性不充分的情况下,导致对被蚀刻膜的加工尺寸的控制性降低。因此,从提高对被蚀刻膜的加工尺寸的控制性的观点来看,针对在掩模图案形成的保护膜,要求提高对等离子的耐性。本发明提供了一种通过将对等离子的耐性高的含有硼的保护膜形成于掩模图案的侧壁,来提高对被蚀刻膜的加工尺寸的控制性的技术。

-用于解决课题的手段-

一实施方式中的等离子处理方法是使用掩模对被蚀刻膜进行等离子蚀刻的等离子处理方法,其特征在于,具有:沉积工序,对载置有成膜了所述被蚀刻膜的试料的试料台提供高频电力,并且使含有硼元素的沉积膜沉积到所述掩模;以及蚀刻工序,在所述沉积工序之后,使用等离子对所述被蚀刻膜进行蚀刻。

-发明的效果-

根据一实施方式中的等离子处理方法,能够提高加工尺寸精度。

附图说明

图1是表示实施方式中的等离子蚀刻装置的结构的图。

图2是表示实施方式中的等离子蚀刻工序的剖视图。

图3是表示实施方式中的等离子蚀刻工序的剖视图。

图4是表示在抗蚀剂图案的侧壁形成的保护膜的膜厚与等离子处理时间之间的关系的图。

图5是表示实施方式中的等离子蚀刻工序的剖视图。

图6是表示实施方式中的等离子蚀刻工序的剖视图。

图7是表示实施方式中的等离子蚀刻工序的剖视图。

图8是表示实施方式中的等离子蚀刻工序的剖视图。

图9是表示实施方式中的等离子蚀刻工序的剖视图。

具体实施方式

在用于说明实施方式的全部图中,原则上针对同一构件赋予同一符号,并省略其重复的说明。此外,为了使附图易于理解,即使是俯视图,有时也附加了阴影线。

<等离子蚀刻装置>

图1是表示本实施方式中的等离子蚀刻装置的示意性结构的图。

图1中,本实施方式中的等离子蚀刻装置100例如由微波ECR(Electron CyclotronResonance,电子回旋共振)放电蚀刻装置而构成。

本实施方式中的等离子蚀刻装置100具有:腔室101、配置被处理基板102的晶片配置电极即工作台(试料台)103、在腔室的上表面配置并用于导入蚀刻气体的喷淋板104、以及透射微波的电介质窗105。在本实施方式中的等离子蚀刻装置100中,在腔室101的内部,上述工作台103、喷淋板104和电介质窗105被密闭而构成处理室106。该处理室106的内部能够设为高真空状态。

被处理基板102例如由硅基板、在硅基板上形成的被蚀刻膜、以及在被蚀刻膜上形成的掩模图案而构成。硅基板例如是被称作晶片的平面大致圆形形状的半导体基板。此外,被蚀刻膜例如由多晶硅膜和在多晶硅膜上形成的氧化硅膜的层叠膜而形成。此外,掩模图案例如由通过光刻技术而图案化的抗蚀剂膜构成。

在喷淋板104连接有用于向处理室106提供蚀刻气体的气体提供装置107。此外,为了将用于生成等离子的电力传送给处理室106,在电介质窗105的上方设置有放射等离子生成用高频即电磁波的波导管108。从电磁波发生用电源109振荡出向波导管108传送的电磁波。此时,电磁波的频率不受特别的限制,然而能够使用例如2.45GHz的微波。

此外,在处理室106的外周部配置有发生磁场的磁场发生线圈110,从电磁波发生用电源109振荡出的电力与通过磁场发生线圈110发生的磁场相互作用,由此,在处理室106的内部生成高密度的等离子111。此外,工作台103的表面由喷镀膜(未图示)被覆。

送入到处理室106的内部的被处理基板102通过因从直流电源112施加的直流电压而引起的静电力,被吸附于工作台103上来进行温度调整。

在通过气体提供装置107向处理室106的内部提供了所期望的蚀刻气体之后,将处理室106的内部的压力设为给定压力。然后,在该状态下,在处理室106的内部使等离子111发生。这里,通过从与工作台103连接的高频电源113施加偏置用高频电力,离子从等离子111被引入到被处理基板102,对被处理基板102实施等离子处理。

此外,作为本实施方式中的等离子蚀刻装置,例如以微波ECR放电蚀刻装置为例进行了说明,然而本实施方式中的等离子蚀刻装置并不限于此,例如能够由螺旋波等离子蚀刻装置、感应耦合型等离子蚀刻装置、电容耦合型等离子蚀刻装置等构成。

<本发明者发现的新见解>

接下来,说明当实施使用了上述等离子蚀刻装置的等离子蚀刻方法时,本发明者新发现的见解。

例如,通过上述等离子蚀刻装置来实现以下所示的等离子蚀刻方法。即,首先,在等离子蚀刻装置中送入具有被蚀刻膜和在被蚀刻膜上形成的掩模图案的基板。然后,在该等离子蚀刻装置中,在掩模图案的侧壁形成保护膜。由此,若将掩模图案与保护膜的组合作为掩模,则与单独使用掩模图案的情况相比,能够形成高精度的掩模图案。这是因为,例如要着眼于构成掩模图案的第1图案与第2图案之间的间隔。该情况下,如果在第1图案的侧壁形成保护膜,并且在第2图案的侧壁形成保护膜,则在第1图案的侧壁形成的保护膜与在第2图案的侧壁形成的保护膜之间的间隔比第1图案与第2图案之间的间隔狭窄。该结果,例如,通过加工从在第1图案的侧壁形成的保护膜与在第2图案的侧壁形成的保护膜之间露出的被蚀刻膜而形成的孔图案的直径,小于通过以第1图案和第2图案为掩模来加工被蚀刻膜而形成的孔图案的直径。这意味着,通过在掩模图案的侧壁形成保护膜,相比于单独使用掩模图案,更能够形成微细的孔图案。因此,可知通过使用在掩模图案的侧壁形成了保护膜的掩模,能够形成超过了单独的掩模图案的极限的微细的孔图案。也就是说,通过使用在掩模图案的侧壁形成保护膜的技术,能够进行利用单独的掩模图案难以实现的微细加工。

这里,本发明者研究了在掩模图案的侧壁形成保护膜的技术,结果获得了以下所示的新的见解,因此对这一点进行说明。

例如,通过在掩模图案的侧壁形成保护膜,将该掩模图案与保护膜的组合作为掩模,对被蚀刻膜进行等离子蚀刻。此时,不仅是掩模图案,保护膜也暴露于等离子气氛中。因此,对于保护膜,要求对等离子的耐性。

关于这一点,例如,如果使用对等离子的耐性不充分的保护膜来实施被蚀刻膜的等离子蚀刻,则保护膜受到因等离子导致的损伤,结果例如,发生保护膜的消失,保护膜不法作为掩模而充分发挥功能。因此,如果保护膜对等离子的耐性低,则确保被蚀刻膜的加工精度变得困难。也就是说,即使使用在掩模图案的侧壁形成保护膜而得的掩模来实施被蚀刻膜的等离子蚀刻,但是如果保护膜对等离子的耐性低,则纵使想要使用保护膜来提高被蚀刻膜的加工精度,也无法得到充分的效果。

因此,为了实现等离子耐性高的保护膜而研究的结果,本发明者新发现:通过针对掩模图案使用含有硼(B)的膜作为保护膜,能够提高保护膜对等离子的耐性。即,所谓本发明者发现的新见解是指如下见解:为了通过在掩模图案的侧壁形成保护膜,实现基于等离子蚀刻的被蚀刻膜的微细加工,提高保护膜对等离子的耐性是重要的,以此为前提,使用含有硼(B)的膜作为保护膜。并且,本发明者通过将该新见解应用于等离子蚀刻技术,使以下所示的本实施方式中的等离子蚀刻方法具体化。以下,参照附图来说明该本实施方式中的等离子蚀刻方法。

<实施方式中的等离子蚀刻方法>

首先,图2是表示被实施本实施方式中的等离子蚀刻方法的被对象物即基板的图。如图2所示那样,本实施方式的基板201例如是硅基板,在该基板201上形成有被蚀刻膜202。被蚀刻膜202例如由抗蚀剂膜、多晶硅膜、氧化硅膜或者氮化硅膜形成。此外,在被蚀刻膜202上例如形成有预先图案化的抗蚀剂图案203。该抗蚀剂图案203是本实施方式的掩模图案的一例。这样构成的基板201例如被送入到图1所示的等离子蚀刻装置100的处理室106,并配置于在处理室106的内部配置的工作台103上。

接下来,针对在工作台103上配置的基板201,在抗蚀剂图案203的侧壁形成含有硼的保护膜204。即,在本实施方式中,在用于对被蚀刻膜进行等离子蚀刻的等离子蚀刻装置中,如图3所示那样,在抗蚀剂图案203的侧壁形成含有硼的保护膜204。

具体地,将基板201的温度维持于10℃以上且100℃以下,并且在处理室内基于包含含有硼的气体和蚀刻气体的混合气体来生成等离子,由此,来进行等离子蚀刻装置的保护膜204的形成工序。例如,含有硼的气体是沉积性气体,成为含有硼的膜的原料气体。另一方面,在本实施方式中,与沉积性气体即含有硼的气体一起,也将蚀刻气体进行导入。此时,蚀刻气体具有除去沉积膜的功能。因此,通过对沉积性气体即含有硼的气体与蚀刻气体的添加比率进行调整,能够控制沉积物的生成量。这里,作为沉积性气体,还可以与含有硼的气体一起,添加含有氮的气体。该情况下,保护膜中还包含氮化硼。另一方面,作为蚀刻气体,例如,能够使用含有氟的气体或含有氯的气体。

此外,此时,从与图1所示的等离子蚀刻装置100的工作台103连接的高频电源113向基板201(相当于图1的被处理基板102)施加RF偏置(高频电力)。由此,通过将等离子中包含的离子溅射到在被蚀刻膜202的表面上形成的保护膜204,能够除去在被蚀刻膜202上形成的保护膜204,并在抗蚀剂图案203的侧壁选择性地形成含有硼的保护膜。但是,在对基板201施加RF偏置的情况下,也会对抗蚀剂图案203造成损伤。因此,为了抑制对抗蚀剂图案203造成的损伤,并且除去在被蚀刻膜202的表面上形成的保护膜204,期望调整对基板201施加的RF偏置,使离子的入射能量为50eV~500eV左右。

例如,在以下所示的处理条件下,实施本实施方式的保护膜204的形成工序。具体地,作为该处理条件,将微波的功率设为500W,并且以30W实施RF偏置。此外,使用以50ml/min导入到处理室的BCl3气体、以50ml/min导入到处理室的N2气体、以50ml/min导入到处理室的CF4气体和以50ml/min导入到处理室的Ar气体的混合气体。此外,作为处理条件,使用将处理室的内压保持为0.5Pa,并且将基板201(晶片)的温度维持为40℃的条件。这样,能够在抗蚀剂图案203的侧壁形成由含有硼的膜构成的保护膜204。

这里,图4是表示例如在使用多层抗蚀剂构造的孔样本应用了上述处理条件的情况下,在抗蚀剂图案203的侧壁形成的保护膜204的膜厚与等离子处理时间之间的关系的图。在图4中,横轴表示处理时间(sec),纵轴表示保护膜204的膜厚(nm)。可知,如图4所示那样,保护膜204的膜厚根据处理时间而发生变化。具体地,可知,在使处理时间在10秒至40秒的范围内变化的情况下,保护膜20的膜厚从6nm变化至13nm左右。也就是说,从图4可知,若延长处理时间,则保护膜204的膜厚增加。因此,可知,在本实施方式的保护膜204的形成工序中,通过调整使等离子发生的时间(处理时间),能够调整保护膜204的膜厚。即,在本实施方式的保护膜204的形成工序中,通过根据图4的关系来调整处理时间,能够控制保护膜204的膜厚,来实现所期望的孔径。

接着,如图5所示那样,在等离子蚀刻装置中,将抗蚀剂图案203和保护膜204作为掩模,对被蚀刻膜202进行蚀刻。由此,能够与保护膜204匹配地在被蚀刻膜202形成孔图案205。

例如,在以下所示的处理条件下,实施本实施方式的孔图案205的形成工序。具体地,作为该处理条件,将微波功率设为900W,并且以150W实施RF偏置。此外,使用以200ml/min导入到处理室的SO2气体、以100ml/min导入到处理室的O2气体和以500ml/min导入到处理室的He气体的混合气体。此外,作为处理条件,使用将处理室的内压保持为2.4Pa,并且将基板201(晶片)的温度维持为40℃的条件。这样,通过将抗蚀剂图案203和保护膜204作为掩模的被蚀刻膜202的等离子蚀刻,能够形成孔图案205。

这里,在本实施方式中的等离子蚀刻方法中,保护膜204由含有硼的膜形成,因此,例如能够实现相比于抗蚀剂图案203而对等离子的耐性高的保护膜204。此外,与含碳膜和含硅膜的任意一种膜相比,含有硼的膜对等离子的耐性高。因此,根据本实施方式,通过使用含有硼的膜来作为保护膜204,能够稳定地实现以保护膜204作为掩模而形成的孔图案205的孔径的微细加工精度。

此外,在实现本实施方式中的等离子蚀刻方法时,关于处理装置(等离子蚀刻装置)的种类、处理条件,只要对于由抗蚀剂图案203与保护膜204的组合所形成的掩模而具有与被蚀刻膜202的选择比,并且能够获得所期望的孔径,就不受特别的限制。但是,如本实施方式那样,在一个等离子蚀刻装置中,采用将形成保护膜204的工序和对被蚀刻膜202进行等离子蚀刻的工序连续地一并进行处理的结构的情况下,能够获得能够提高生产性地效果。

<实施方式的特征>

接下来,说明本实施方式中的特征点。

本实施方式中的特征点在于:在针对形成于基板的被蚀刻膜实施等离子蚀刻的等离子蚀刻装置中,在对被蚀刻膜实施等离子蚀刻之前,在被蚀刻膜上形成的抗蚀剂图案的侧壁处形成含有硼的保护膜。也就是说,本实施方式的特征点在于:在具有进行等离子蚀刻的功能的等离子蚀刻装置中,形成含有硼的保护膜。

由此,能够通过等离子处理来形成在抗蚀剂图案的侧壁形成的含有硼的保护膜,因此,能够在将基板温度维持在10℃以上且100℃以下的状态下形成保护膜。

例如,在“背景技术”中记载的专利文献2中,记载了与具有硼系膜的硬掩模相关的技术。并且,在该专利文献2中,记载了例如使用CVD装置来形成具有硼系膜的硬掩模。关于这一点,在专利文献2的段落〔0026〕中记载了如下内容:通过CVD法形成硼膜时的温度优选是200℃~500℃的范围。

关于这一点,由于硬掩模的耐热温度高,因此能够利用200℃~500℃的温度范围的CVD法来形成硼系膜,然而,若不是硬掩模而是以抗蚀剂图案的存在为前提,则构成一般的抗蚀剂图案的抗蚀剂膜的耐热温度是100℃~200℃左右。因此,使用专利文献2中记载的技术,在抗蚀剂图案的侧壁形成含有硼的保护膜是困难的。

这是因为,专利文献2中记载的技术中的硼系膜的成膜温度高于构成抗蚀剂图案的抗蚀剂膜的耐热温度。因此,若例如通过使用专利文献2中记载的CVD法在抗蚀剂图案形成含有硼的膜,则抗蚀剂图案会进行热分解,或者在抗蚀剂图案形成固化层,由此,保持抗蚀剂图案的初始尺寸地在抗蚀剂图案形成含有硼的膜变得困难。

对此,根据本实施方式的特征点,不使用CVD装置而使用等离子蚀刻装置中的等离子处理,在抗蚀剂图案的侧壁形成含有硼的保护膜,因此,能够使基板温度低于抗蚀剂图案的耐热温度。即,根据本实施方式的特征点,能够在将基板温度维持在比抗蚀剂图案的耐热温度低的温度的状态下,在抗蚀剂图案的侧壁形成含有硼的保护膜。因此,若采用本实施方式的特征点,则不仅在硬掩模,还能够在由抗蚀剂图案构成的掩模中使用含有硼的保护膜。也就是说,根据本实施方式的特征点,不论掩模的种类如何,均能够遍及大范围种类的掩模整体,不使掩模材料变质地在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜。这样,本实施方式的特征点在于:能够提供不论掩模的种类如何均通用性高的技术思想。

例如,硬掩模与由抗蚀剂图案构成的掩模相比,提高与被蚀刻膜的蚀刻选择比,由此,例如在形成长宽比高的孔图案等时使用,另一方面,由抗蚀剂图案构成的掩模被用于微细加工整体的图案化技术。因此,可以说,由抗蚀剂图案构成的掩模的使用用途大于硬掩模的使用用途。

此外,在使用硬掩模对被蚀刻膜进行蚀刻的工序中,首先,在形成抗蚀剂图案之后,使用该抗蚀剂图案来形成硬掩模。之后,使用硬掩模来对被蚀刻膜进行蚀刻。因此,在使用硬掩模对被蚀刻膜进行蚀刻的工序中,需要抗蚀剂图案的形成工序、硬掩模的形成工序、以及被蚀刻膜的蚀刻工序。与此相对地,在使用抗蚀剂图案对被蚀刻膜进行蚀刻的工序中,在形成了抗蚀剂图案之后,将该抗蚀剂图案作为掩模对被蚀刻膜进行蚀刻即可。即,使用抗蚀剂图案对被蚀刻膜进行蚀刻的工序仅需要抗蚀剂图案的形成工序和被蚀刻膜的蚀刻工序。因此,使用抗蚀剂图案对被蚀刻膜进行蚀刻的工序与使用硬掩模对被蚀刻膜进行蚀刻的工序相比,能够削减工序数。

根据以上,相对于仅能够应用于硬掩模的专利文献2中记载的技术,不仅能够应用于硬掩模还能够应用于抗蚀剂图案的本实施方式中的等离子蚀刻方法,还能够应用于通用性高的抗蚀剂图案,在这一点,能够具有非常优异的优势。

此外,在本实施方式中,通常使用仅用于被蚀刻膜的蚀刻的等离子蚀刻装置,在抗蚀剂图案的侧壁形成含有硼的保护膜,在这一点,是非常优异的。特别地,在等离子蚀刻装置中,通过使用包含沉积性气体和蚀刻气体的混合气体,能够调整成能够在抗蚀剂图案的侧壁选择性地形成含有硼的保护膜,在这一点,具有优势。

例如,如果在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜时,例如使用CVD装置,则首先在形成保护膜以便覆盖掩模图案之后,需要通过实施各向异性蚀刻,而仅在掩模图案的侧壁残留保护膜。对此,在等离子蚀刻装置中,通过调整沉积性气体与蚀刻气体的比率、以及从等离子得到的离子的入射能量,能够仅在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜。这意味着,使用等离子蚀刻装置在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜的工序与使用CVD装置在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜的工序相比,能够简略化。

此外,在使用等离子蚀刻装置,在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜的结构中,在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜之后,能够不开放处理室,而连续地以掩模图案和保护膜作为掩模来实施被蚀刻膜的等离子蚀刻。特别地,若含有硼的保护膜暴露于大气,则保护膜有可能会与大气中的氧、水分发生反应而变质。关于这一点,根据本实施方式,如上述那样,在一个等离子蚀刻装置的处理室中,不对处理室进行大气开放,连续地进行在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜的工序和将掩模图案和保护膜作为掩模的被蚀刻膜的等离子蚀刻工序。因此,根据本实施方式,能够在维持对等离子的耐性高的保护膜的品质的状态下,实施被蚀刻膜的等离子蚀刻,在这一点是有用的技术思想。

<进一步的研究内容>

在上述的本实施方式中的等离子蚀刻方法中,在以包含含有硼的气体的沉积性气体和蚀刻气体的混合气体所产生的等离子中,通过调整沉积性气体与蚀刻气体的比率、以及从等离子得到的离子的入射能量,仅在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜。关于这一点,例如在掩模图案存在图案密度高的区域和图案密度低的区域、并且图案密度的疏密差大的情况下,产生如下情况:在图案密度高的区域,仅在掩模图案的侧壁形成含有硼的保护膜,另一方面,在图案密度低的区域,不仅在掩模图案的侧壁,还在被蚀刻膜的表面形成保护膜。这是由于,相比于图案密度高的区域的表面积,图案密度低的区域的表面积相对较小,结果,图案密度低的区域的每单位表面积的沉积膜的膜厚比图案密度高的区域的每单位表面积的沉积膜的膜厚更厚。

因此,在本实施方式中的等离子蚀刻方法中,在掩模图案存在图案密度高的区域和图案密度低的区域、并且图案密度的疏密差大的情况下,能够引起在图案密度低的区域在被蚀刻膜上并未完全除去含有硼的保护膜而发生残存的情况。该情况下,在图案密度低的区域,可能由于在被蚀刻膜上残存的含有硼的保护膜,而无法实施被蚀刻膜的等离子蚀刻。

因此,在本实施方式中,设想了在掩模图案存在图案密度高的区域和图案密度低的区域、并且图案密度的疏密差大的情况,实施了进一步研究。以下,说明该研究内容。

图6是示意性表示具有被蚀刻膜和在被蚀刻膜上形成的抗蚀剂图案的基板、即在抗蚀剂图案存在图案密度高的区域和图案密度低的区域的基板的图。

这里,如图6所示那样,在基板301上形成有被蚀刻膜302,在该被蚀刻膜302上形成有抗蚀剂图案303。此时,如图6所示那样,在区域RA,在被蚀刻膜302上形成的抗蚀剂图案303的图案密度高。另一方面,在区域RB,在被蚀刻膜302上形成的抗蚀剂图案303的图案密度低。也就是说,在被蚀刻膜302上形成的抗蚀剂图案303存在图案密度的疏密差。这样构成的基板301例如被送入到图1所示的等离子蚀刻装置100的处理室106,配置于处理室106的内部并配置于工作台103上。

接下来,如图7所示那样,针对在工作台103上配置的基板301,在抗蚀剂图案303的侧壁形成含有硼的保护膜304。即,在本实施方式中,在抗蚀剂图案303的侧壁形成含有硼的保护膜304。

此时,将基板301的温度维持在10℃以上且100℃以下,并且在处理室内基于包含含有硼的气体(沉积性气体)和蚀刻气体的混合气体来生成等离子,由此来进行等离子蚀刻装置的保护膜304的形成工序。并且,在本实施方式中,调整了沉积性气体即含有硼的气体与蚀刻气体的添加比率。此外,在保护膜304的形成工序中,例如从与图1所示的等离子蚀刻装置100的工作台103连接的高频电源113向基板301(相当于图1的被处理基板102)施加RF偏置(高频电力)。由此,调整从等离子得到的离子的入射能量。这样,调整了沉积性气体即含有硼的气体与蚀刻气体的添加比率、以及从等离子得到的离子的入射能量。其结果,如图7所示那样,在区域RA,等离子中包含的离子溅射到在被蚀刻膜302的表面上形成的保护膜304,由此,能够除去在被蚀刻膜302上形成的保护膜304。另一方面,如图7所示那样,在区域RB,相比于区域RA,在被蚀刻膜302的表面上形成的保护膜304的膜厚较厚,因此,在被蚀刻膜302上形成的保护膜304发生残存。

即,如图7所示那样,在抗蚀剂图案303的图案密度高的区域RA,在抗蚀剂图案303的侧壁选择性地形成含有硼的保护膜304。另一方面,如图7所示那样,在抗蚀剂图案303的图案密度低的区域RB,不仅在抗蚀剂图案303的侧壁形成含有硼的保护膜304,还在露出的被蚀刻膜302的表面(上表面)形成含有硼的保护膜304。这是由于,相比于图案密度高的区域RA的表面积,图案密度低的区域RB的表面积相对较小,结果,图案密度低的区域RB的每单位表面积的保护膜304的膜厚比图案密度高的区域RA的每单位表面积的保护膜304的膜厚更厚。

接着,如图8所示那样,除去在图案密度低的区域RB的被蚀刻膜302上形成的保护膜304。该工序是本实施方式中的等离子蚀刻工序的进一步的研究内容。

作为进一步的研究内容,为了除去在图案密度低的区域RB的被蚀刻膜302上形成的保护膜304,采用以下所示的等离子蚀刻工序。具体地,实施在以下所示的处理条件下的等离子蚀刻。例如,作为该处理条件,将微波的功率设为500W,并且以10W实施RF偏置,并且,使用以100ml/min导入到处理室的CF4气体、以50ml/min导入到处理室的HBr气体和以50ml/min导入到处理室的Ar气体的混合气体。此外,作为处理条件,使用将处理室的内压保持为0.5Pa,并且将基板201(晶片)的温度维持为40℃的条件。这样,如图8所示那样,在图案密度低的区域RB,能够除去在被蚀刻膜302的表面上形成的保护膜304。

这里,例如,在实施了图7所示的形成保护膜304的工序之后,若将基板301的表面暴露于大气中,则可能大气中包含的氧、水分与保护膜304发生反应,保护膜的表面发生变质。因此,期望将图7所示的形成保护膜304的工序和图8中表示的除去在图案密度低的区域RB的被蚀刻膜302上形成的保护膜304的工序,在不开放处理室(腔室)的情况下连续地实施。

如以上,通过采用本实施方式中的等离子蚀刻工序的进一步研究内容,能够除去在图案密度低的区域RB的被蚀刻膜302上形成的保护膜304。之后,如图9所示那样,在等离子蚀刻装置中,在图案密度高的区域RA,将抗蚀剂图案303和保护膜304作为掩模,对被蚀刻膜302进行蚀刻。由此,能够与保护膜304匹配地在被蚀刻膜302形成孔图案305。另一方面,在图案密度低的区域RB,由于除去了在被蚀刻膜302的表面形成的保护膜304,因此,在区域RB也能够将抗蚀剂图案303和保护膜304作为掩模,对被蚀刻膜302进行蚀刻。其结果,在区域RB也能够与保护膜304匹配地在被蚀刻膜302形成孔图案306。

以上,基于该实施方式对由本发明者做出的发明具体进行了说明,然而本发明并不受限于上述实施方式,当然能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。

例如,在上述实施方式中,说明了使用BCl3气体来作为含有硼元素的气体的例子,然而并不限于此,能够使用BF3气体、BBr3气体等。

此外,在上述实施方式中,说明了使用N2气体来作为含有氮元素的气体的例子,然而并不限于此,能够使用NH3气体、NF3气体等。

此外,在上述实施方式中,说明了使用CF4气体来作为含有氟元素的气体的例子,然而并不限于此,能够使用CHF3气体、CH2F2气体、CH3F气体、C4F8气体等。

-符号说明-

100 等离子蚀刻装置

101 腔室

102 被处理基板

103 工作台

104 喷淋板

105 电介质窗

106 处理室

107 气体提供装置

108 波导管

109 电磁波发生用电源

110 磁场发生线圈

111 等离子

112 直流电源

113 高频电源

201 基板

202 被蚀刻膜

203 抗蚀剂图案

204 保护膜

205 孔图案

301 基板

302 被蚀刻膜

303 抗蚀剂图案

304 保护膜

305 孔图案

306 孔图案。

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