等离子体处理装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供等离子体处理装置和方法。本发明专利技术的等离子体处理装置包括：收容被处理基板，能够进行真空排气的处理容器；在处理容器内相对配置的第一电极和支承被处理基板的第二电极；向所述第二电极施加等离子体形成用的高频电力的第一高频电力施加单元；向所述第二电极施加第二高频电力的第二高频电力施加单元；向所述第一电极施加直流电压的直流电源；向所述处理容器内供给处理气体的处理气体供给单元；和设置在所述第一电极与所述处理容器之间，能够改变所述第一电极与所述处理容器之间的电容的可变电容器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对半导体基板等被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置、 等离子体处理方法和计算机可读取的存储介质。
技术介绍
例如，在半导体器件的制造过程中，为了在作为被处理基板的半导体晶片上形成的规定层上形成规定图案，大多采用以抗蚀剂作为掩模、利用等离子体进行蚀刻的等离子体蚀刻处理。作为用于进行这样的等离子体蚀刻的等离子体蚀刻装置，使用各种装置，其中，主流为电容耦合型平行平板等离子体处理装置。在电容耦合型平行平板等离子体蚀刻装置中，在腔室内配置一对平行平板电极 (上部和下部电极)，将处理气体导入腔室内，并且向一个电极施加高频，在电极间形成高频电场，利用该高频电场形成处理气体的等离子体，对半导体晶片的规定层进行等离子体蚀刻。具体地说，已知有向上部电极施加等离子体形成用的高频以形成等离子体、向下部电极施加离子引入用的高频，由此形成适当的等离子体状态的等离子体蚀刻装置，由此， 能够以高选择比进行再现性高的蚀刻处理(例如，特开2000-173993号公报(专利文献 1))。可是，与近年来的微细加工的要求对应，作为掩模使用的光致抗蚀剂的膜厚变薄， 使用的光致抗蚀剂也正从KrF光致抗蚀剂(即利用以KrF气体作为发光源的激光进行曝光的光致抗蚀剂)向能够形成约0. 13μπι以下的图案开口的ArF光致抗蚀剂(即利用以ArF 气体作为发光源的波长更短的激光进行曝光的光致抗蚀剂)转变。然而，由于ArF光致抗蚀剂耐等离子体性低，所以存在使用KrF抗蚀剂时几乎不会发生的蚀刻途中表面产生粗糙的问题。因此，会产生开口部的内壁面出现纵条纹 (striatic )、或开口部扩大(CD扩大)的问题，与光致抗蚀剂的膜厚较薄相结合，会产生不能以良好的蚀刻选择比形成蚀刻孔的不利情况。另一方面，在这种蚀刻装置中，在供给上部电极的等离子体生成用的高频电力的功率小的情况下，在蚀刻结束后，堆积物(Cbposit)会附着在上部电极上，有可能导致处理特性变化或产生颗粒。另外，在功率大的情况下，电极会产生削减，功率小的情况下，处理特性会变化。来自高频电源的功率由处理确定为适当的范围，因此希望无论在什么样的功率下，处理都不改变。另外，蚀刻时在腔室壁上产生堆积物，在连续蚀刻处理的情况等下，会产生前面的处理的影响残留、并对下一个处理带来不良影响的记忆效应(memory effect)，因此也要求消除堆积物在腔室壁上的附着。另外，在这样的平行平板型电容耦合型蚀刻装置中，在腔室内的压力高、并且使用的蚀刻气体为负性气体(例如(^^、02等)的情况下，腔室中心部的等离子体密度低，在这种情况下，难以控制等离子体密度。另一方面，在半导体器件中，随着配线的微细化和高速化的要求提高，出于减少配线寄生电容的目的，低介电常数的层间绝缘膜的利用向前发展。在这样的低介电常数膜 (Low-k膜)中，SiOC类膜特别引人注目。在对SiOC类膜等有机类Low-k膜进行等离子体蚀刻的情况下，重要的是充分地确保其与氮化硅等底膜和掩模层的选择比。通常，作为与底膜的选择性比较高的处理气体，使用碳氟化合物气体类的混合气体，但仅使用那些气体难以得到充分的选择比。于是，提出了如下的蚀刻方法在SiOC类膜的蚀刻中，以作为Cu配线的阻挡层的氮化硅膜作为底蚀刻停止层、对SiOC类层间绝缘膜进行等离子体蚀刻时，为了提高与底膜的选择比，使用C4F8Ar/ N2作为处理气体，并使Ar的流量比为80%以上，以提高与氮化硅膜的选择比(例如，特开 2002-270586号公报(专利文献2))。另外，提出了如下的蚀刻方法在与上述专利文献2同样，以氮化硅膜作为底蚀刻停止层、对SiOC类层间绝缘膜进行等离子体蚀刻时，进行使用CHF3Arz^2作为处理气体的第一阶段的蚀刻和使用C4F8Arz^2作为处理气体的第二阶段的蚀刻，以提高对掩模和氮化硅膜两者的选择比(例如，特开2004-87875号公报(专利文献3))。然而，如上所述作为Cu配线的阻挡层使用的氮化硅，虽然阻挡性好，但相对介电常数高达7. 0，因此，为了充分地利用SiOC类膜等Low-k膜的低介电常数特性，还要求阻挡层的介电常数低。作为其中之一，有相对介电常数为3. 5的碳化硅(SiC)。在将作为这样的低介电常数阻挡层的SiC作为底蚀刻停止层使用、对上层的作为被蚀刻层的Low-k膜进行蚀刻时，需要确保充分的蚀刻选择比。但是，使用上述专利文献2 和专利文献3中记载的碳氟化合物类处理气体的等离子体蚀刻，不能充分地确保Low-k膜与SiC层的蚀刻选择比。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述情况而做出，其目的是提供能够将抗蚀剂层等有机掩模层的耐等离子体性维持较高从而以高选择比进行蚀刻、或者能够有效地消除堆积物在电极上的附着、或者能够进行高速的蚀刻、或者能够对被处理基板进行均勻的蚀刻的等离子体处理装置和等离子体处理方法。另外，本专利技术的目的还在于提供一种能够以对作为蚀刻停止层的底SiC层的高蚀刻选择比、进行Low-k膜的蚀刻的等离子体处理方法。本专利技术的第一方面提供一种等离子体处理装置，其特征在于，包括收容被处理基板，能够进行真空排气的处理容器；在处理容器内相对配置的第一电极和第二电极；向上述第一电极或第二电极供给等离子体形成用的第一高频电力的第一高频电力供给单元；和向上述处理容器内供给处理气体的处理气体供给单元，在上述第一电极和第二电极之间生成处理气体的等离子体，对被处理基板的规定层进行等离子体处理，该等离子体处理装置还包括向上述第一电极或第二电极施加直流电压或交流电压的电源，控制来自上述电源的施加电压、施加电流和施加电力中的任一个，使得施加电极表面的自偏压Vd。的绝对值增大至可得到对施加电极表面的规定的溅射效果的程度；或者使施加电极的等离子体鞘的厚度扩大，在上述施加电极的相对电极侧，形成被缩小的等离子体；或者使在施加电极附近生成的电子照射在上述被处理基板上；或者将等离子体电位控制为期望的值，或者使等离子体密度上升；或者使等离子体密度的分布均勻至可得到期望的蚀刻均勻性的程度。在这种情况下，优选上述直流电压或交流电压为脉冲状或调制后的电压。另外，可以形成还包括控制来自上述电源的施加电压、施加电流和施加电力中的任一个的控制装置的结构。另外，可以还包括对生成的等离子体的状态进行检测的检测器，根据该检测器的信息，上述控制装置控制来自上述电源的施加电压、施加电流和施加电力中的任一个。本专利技术的第二方面提供一种等离子体处理装置，其特征在于，包括收容被处理基板，能够进行真空排气的处理容器；在处理容器内相对配置的第一电极和第二电极；向上述第一电极或第二电极供给等离子体形成用的第一高频电力的第一高频电力供给单元；和向上述处理容器内供给处理气体的处理气体供给单元，在上述第一电极和第二电极之间生成处理气体的等离子体，对被处理基板的规定层进行等离子体处理，该等离子体处理装置还包括向上述第一电极或第二电极施加直流电压或交流电压的电源，上述电源的一个极与上述第一电极或第二电极连接，另一个极与上述处理容器内的规定部件连接，控制来自上述电源的施加电压、施加电流和施加电力中的任一个。在这种情况下，优选上述规定部件为埋设在存在于处理容器内的绝缘部件中的导体、或构成处理容器的壁部的部件、或被载置在上述第二电极上的被本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：收容被处理基板，能够进行真空排气的处理容器；在处理容器内相对配置的第一电极和支承被处理基板的第二电极；向所述第二电极施加等离子体形成用的高频电力的第一高频电力施加单元；向所述第二电极施加第二高频电力的第二高频电力施加单元；向所述第一电极施加直流电压的直流电源；向所述处理容器内供给处理气体的处理气体供给单元；和设置在所述第一电极与所述处理容器之间，能够改变所述第一电极与所述处理容器之间的电容的可变电容器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：舆石公，杉本胜，日向邦彦，小林典之，舆水地盐，大谷龙二，吉备和雄，齐藤昌司，松本直树，大矢欣伸，岩田学，矢野大介，山泽阳平，花冈秀敏，速水利泰，山崎广树，佐藤学，
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