蚀刻方法技术

一种在处理容器内，以含Ｓｉ有机类材料的上层膜（６３）作为掩模，对基板的表面层（６１）上所形成的有机类材料膜的下层膜（６４）进行蚀刻的方法。向处理容器内供给包括ＮＨ↓［３］气体和Ｏ↓［２］气体的混合气体作为蚀刻气体，以该蚀刻气体的等离子体进行蚀刻。在供给蚀刻气体时，通过对Ｏ↓［２］气体相对于ＮＨ↓［３］气体的流量比进行调整，便可对蚀刻的ＣＤ偏差值进行控制。具体地说，使所说流量比为０．５～２０％、特别是５～１０％，可得到良好的ＣＤ偏差值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种例如像对双层抗蚀剂的下层抗蚀剂进行蚀刻那样，对基板上所形成的有机类材料的下层膜以含Si(硅)有机类材料的上层膜为掩模进行蚀刻的方法。
技术介绍
近来，对半导体器件提出了进一步提高集成化的要求，为此，需要形成更加微细的图案。因此，在光刻工序中，为了获得与微细图案相适应的高分辨率，在以干式蚀刻法形成图案时必须使半导体晶片上所形成的抗蚀剂膜很薄。但是，若为了与微细图案相适应而将抗蚀剂膜做得很薄，则待蚀刻膜相对于抗蚀剂膜的蚀刻选择比无法达到足够大，存在着难以形成良好图案的问题。为此，作为旨在解决上述问题的技术一直在使用着双层抗蚀剂。作为双层抗蚀剂的例子，可列举出在待蚀刻膜上形成旨在实现平整的下层抗蚀剂膜，在它上面作为上层抗蚀剂膜形成感光性抗蚀剂膜的例子。在这种双层抗蚀剂中，作为上层的感光性抗蚀剂膜使用含Si的材料。通过曝光和显影，在该感光性抗蚀剂膜上形成抗蚀图案。然后，以该制成图案的上层抗蚀剂膜作为掩模对下层抗蚀剂膜进行蚀刻(干式显影)。最后，以上层抗蚀剂和下层抗蚀剂为掩模对待蚀刻膜进行蚀刻。在上述一系列的蚀刻工序中，在以上层抗蚀剂膜作为掩模对下层抗蚀剂膜进行蚀刻时，过去一直使用的是以O2气体为主体的O2类气体。在O2类气体的作用下，可在上层抗蚀剂膜上产生SiO2，因而能够相对于上层抗蚀剂对下层抗蚀剂以较高的选择比进行蚀刻。这样，可使上层抗蚀剂膜的剩留膜厚较厚。然而，在如上所述以O2类气体进行蚀刻时，存在着蚀刻的形状性以及精度不够高的问题。具体地说，被蚀刻部分的断面形状将如图4所示呈被称作曲面的弓形，临界尺寸[CD(critical dimension)]偏差值的可控性变差。这里所说的CD偏差值如图3所示，是指蚀刻后有机类材料层64的最下部的CD值(底端CD)减最上部的CD值(顶端CD)的值。因此，在底端比顶端宽时为正(+)值，底端比顶端窄时为负(-)值。另一方面，对于蚀刻气体，也有人在研究H2气体和N2气体的混合气体。在这种场合，由于不容易产生曲面而且CD偏差值也小，因而在蚀刻的形状性和精度方面不存在问题。但是，使用H2气体和N2的混合气体时，下层抗蚀剂相对于上层抗蚀剂的蚀刻选择比低。因此，在对下层抗蚀剂进行蚀刻后，上层抗蚀剂的厚度变薄而导致双层抗蚀剂的优点无法得到发挥。
技术实现思路
本专利技术是针对上述情况而提出的，其目的是提供一种在以含Si有机类材料的上层膜作为掩模对有机类材料的下层膜进行蚀刻的场合，以良好的选择比并且以良好的形状性和精度进行蚀刻的方法。本专利技术人为实现上述任务进行了反复研究，研究的结果发现，在进行上述蚀刻的场合，若使用包括NH3气体和O2气体的混合气体，则能够将CD偏差值控制至所希望的值，能够在维持良好选择比的情况下以良好的形状性和精度进行蚀刻。本专利技术是基于这种发现完成的，提供这样一种，即，在处理容器内，利用蚀刻气体的等离子体，以含Si有机类材料的上层膜作为掩模，对基板上所形成的有机类材料膜的下层膜进行蚀刻的方法，其特征是，向所说处理容器内供给包括NH3气体和O2气体的混合气体作为所说蚀刻气体，并对O2气体相对于NH3气体的流量比进行调整，从而对蚀刻的CD偏差值进行控制。对双层抗蚀剂的下层抗蚀剂使用NH3气体和O2气体的技术记载在特开平1-280316号公报中。但该公报只是说明，要以高蚀刻率蚀刻有机膜，使用包括NH3的气体是有效的。在该公报中，O2气体不过是向NH3气体中进行添加的一种气体，完全未考虑到像本专利技术这样向NH3气体中添加O2气体而对CD偏差值进行控制。因此，该公报所公开的技术是与本专利技术不相关的技术。本专利技术还提供这样一种，即，在处理容器内，利用蚀刻气体的等离子体，以含Si有机类材料的上层膜作为掩模，对基板上所形成的有机类材料的下层膜进行蚀刻的方法，其特征是，向所说处理容器内供给包括NH3气体和O2气体的混合气体作为所说蚀刻气体，并使O2相对于NH3气体的流量比为0.5～20％。这样，可使O2气体的作用得到有效发挥，得到更为良好的CD偏差值，而且，能够使蚀刻残渣更不容易产生。在这种场合，若进一步使O2相对于NH3气体的流量比为5～10％则更好。在以上的中，最好是，所说处理容器内的压力为2.7Pa以上而低于1.33Pa。此外，最好是，在所说处理容器内对基板进行支承的支承体的温度为0～20℃。再有，最好是，在设置在所说处理容器内的一对相向电极之间形成所说等离子体，并且，当作为所说基板的面积与所说电极之间的距离二者之积的有效处理空间体积为V(m3)、从所说处理容器排气的排气速度为S(m3/sec)时，用V/S表示的滞留时间的值为20～60msec。所说基板可以是在所说下层膜之下具有以该下层膜作为掩模被蚀刻的表面层的基板。本专利技术的可以使用下述的装置加以实施，即，在设置在所说处理容器内的一对相向电极之间形成高频电解而生成所说等离子体的电容耦合型等离子体蚀刻装置。附图说明图1是用来实施本专利技术所涉及的方法的蚀刻装置的剖视图。图2是对采用本专利技术实施方式的的双层抗蚀剂结构进行展示的剖视图。图3是对CD偏差值进行说明的剖视图。图4是对曲面进行说明的剖视图。图5是对肩部余量进行说明的剖视图。具体实施例方式下面，结合附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。图1是用来实施本专利技术的等离子体蚀刻装置的概略剖视图。图1所示的等离子体蚀刻装置1是作为一种具有上下平行地设置的一对相向电极、等离子体形成用电源连接在其中一个电极上的电容耦合型平行平板蚀刻装置而构成。该等离子体蚀刻装置1具有例如由表面经陶瓷喷镀处理的铝制成的圆筒形的处理容器2。该处理容器2安全接地。在处理容器2内，设置有以利用支承部件4支承的方式设置的、作为下部电极发挥功能的感应器3。在感应器3上水平放置半导体晶片W。该晶片W例如由Si制成，其表面形成有如后所述的层叠结构。支承部件4通过陶瓷等绝缘板5得到未图示的升降装置的支承台6的支承。因此，感应器3可以升降。支承台6的下方中央部分被波纹管7呈气密性覆盖。在支承部件4的内部设置有冷媒室8。例如氟系惰性化学液(ガルデン)等冷媒经由冷媒导入管8a被导入该冷媒室8中进行循环，其冷热通过所说感应器3向所说晶片W传导。由此，可将晶片W的表面温度控制在所希望的温度。此外，为了即使在处理容器2保持真空时，也能够通过经冷媒室8进行循环的冷媒有效地对晶片W进行冷却，在晶片W的背面设置有用来供给例如He气体等传热介质的气体通路9。感应器3的冷热可通过该传热介质有效地传递到晶片W上，对晶片W以良好的精度进行温度控制。感应器3是其上部的中央成形为凸起的圆板状。在感应器3上设置有在绝缘材料中配置电极12而构成的静电吸盘11。通过从直流电源13向电极12施加直流电压，静电吸盘11可借助于例如库仑力吸持住晶片W。在感应器3的上端周缘部上配置有可将放置在静电吸盘11上的晶片W围起来的、用来提高蚀刻的均匀性的聚焦环15。在感应器3的上方设置有与该感应器3平行且相向的、作为上部电极发挥功能的喷头21。该喷头21通过绝缘材料22被支承在处理容器2的上部。喷头21在与感应器3相向的相向面24上具有多个喷孔23。晶片W的表面与喷头21之间隔开例如30～90mm左右的距离，该距离可通过所说升降机构进行调节。在喷头21的中央设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻方法，在处理容器内，利用蚀刻气体的等离子体，以含Ｓｉ有机类材料的上层膜作为掩模，对基板上所形成的有机类材料膜的下层膜进行蚀刻，其特征是，向所说处理容器内供给包括ＮＨ↓［３］气体和Ｏ↓［２］气体的混合气体作为所说蚀刻气体，并对 Ｏ↓［２］气体相对于ＮＨ↓［３］气体的流量比进行调整，从而对蚀刻的临界尺寸偏差值进行控制。

【技术特征摘要】
JP 2002-8-5 227753/20021.一种蚀刻方法，在处理容器内，利用蚀刻气体的等离子体，以含Si有机类材料的上层膜作为掩模，对基板上所形成的有机类材料膜的下层膜进行蚀刻，其特征是，向所说处理容器内供给包括NH3气体和O2气体的混合气体作为所说蚀刻气体，并对O2气体相对于NH3气体的流量比进行调整，从而对蚀刻的临界尺寸偏差值进行控制。2.如权利要求1所说的蚀刻方法，其特征是，所说处理容器内的压力为2.7Pa以上而低于13.3Pa。3.如权利要求1所说的蚀刻方法，其特征是，在所说处理容器内对基板进行支承的支承体的温度为0～20℃。4.如权利要求1所说的蚀刻方法，其特征是，在设置在所说处理容器内的一对相向电极之间形成所说等离子体，并且，当作为所说基板的面积与所说电极之间的距离二者之积的有效处理空间体积为V(m3)、从所说处理容器排气的排气速度为S(m3/sec)时，用V/S表示的滞留时间的值为20～60msec。5.如权利要求1所说的蚀刻方法，其特征是，所说基板在所说下层膜之下具有以该下层膜作为掩模被蚀刻的表面层。6.如权利要求1所说的蚀刻方法，其特征是，使用下述的装置加以实施，即，在设置在所说处理容器内的一对相向电极之间形成高频电解而生成所说等离子体的电容耦合型等离...

【专利技术属性】
技术研发人员：小川秀平，稻泽刚一郎，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]