专利名称：蚀刻方法和蚀刻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用含有碳和卤素的气体，对形成在例如半导体晶片等基板上的被蚀刻膜进行蚀刻的技术。
背景技术：
在半导体器件或LCD基板的制造过程中，包括进行薄膜形状加工的蚀刻工序，作为进行此工序的装置，使用了各式各样的装置。作为其中一个例子，例如有平行平板型的等离子体蚀刻装置，在此装置中，例如在腔室内配置有由一对上部电极和下部电极组成的平行平板电极，在将处理气体导入腔室内的同时，在一个的电极上施加高频，在电极间形成高频电场，由该高频电场形成处理气体的等离子体，例如对半导体晶片W(下面称为“晶片W”)进行蚀刻处理。
在此，例如在半导体器件中，作为层间绝缘膜或栅极绝缘膜等被研究或实用的低介电常数膜(所谓Low-k膜)，有含有硅(Si)和氧(O)以硅氧化膜(SiO膜)为基底、添加碳的SiOC膜，以及添加碳和氢的SiOCH膜等，而在对这样的膜进行蚀刻的情况下，使用了含有例如碳(C)和氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)等卤素的气体作为处理气体。
在蚀刻中，由蚀刻剂进行蚀刻的孔洞(凹部)的蚀刻作用和在上述孔洞的侧壁上形成聚合物而保护该侧壁的聚合物化作用同时进行。例如在使用含有碳和氟的气体(下面称为“CF类气体”)作为处理气体，蚀刻以SiO为基底的膜的情况下，由于CF类气体等离子体化生成的CF活性种，起着蚀刻作用和聚合物化作用两方面的作用。
在此作为上述CF类气体的一个例子，可以举出CF4气体、CHF3气体、C2F6气体、C3F8气体、C4F8气体、C4F6气体、C5F8气体等，其中都是蚀刻作用大的气体或聚合物化作用大的气体，蚀刻的对象膜即使是同样的膜，根据与底膜或抗蚀剂膜的膜厚比等的变化，可以从上述CF类气体中选择最适合的气体品种。
在例如已经叙述的平行平板型等离子体蚀刻装置中，为了提高蚀刻速度或蚀刻后加工尺寸等的蚀刻特性在晶片面内的均匀性，从在具有多个气体喷出孔的喷淋头型上构成的上部电极，向例如晶片W的中心区域和周边区域变化流量地供给处理气体。
但是，对于上述CF类气体的各种气体，还没有办法决定向中心区域和周边区域供给的统一流量比，为了进行上述面内均匀性高的蚀刻处理，在决定上述中心区域和周边区域的供给流量比之前，存在试行错误是必然的，决定该流量比的条件需要手续和时间。
因此在专利文献1中，叙述了用含有C5F8气体的混合气体进行抗蚀剂和TEOS的蚀刻处理，从形成同心圆的喷淋头的两个气体吐出口导入不同流量比的混合气体，通过减少只导入周边区域的气体的氧流量，以改善周边区域的蚀刻速度选择比(TEOS/抗蚀剂)的降低技术。但是，在该文献1的技术中，在用上述CF类气体进行蚀刻处理时，对于决定晶片W中心区域流量和周边区域流量的统一流量比的方法没有任何记载。
专利文献1日本专利特开2002-184764号公报发明内容鉴于如上所述的事实，本发明的目的是提供一种在使用含有碳和卤素的气体进行蚀刻时，能够提高蚀刻处理在基板面内的均匀性。
由此，本发明涉及一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于将上述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第一气体供给量，以中心区域多于周边区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
另外，本发明涉及一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于
将上述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第二气体供给量，以周边区域多于中心区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于在气体供给部的中心区域和周边区域内，第二气体与第一气体的混合比相同，当上述第一气体供给的卤素原子总数多于第二气体供给的卤素原子总数时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内混合气体的供给量，以中心区域多于周边区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，当上述第一气体供给的卤素原子总数少于第二气体供给的卤素原子总数时，将上述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内混合气体的供给量，以周边区域多于中心区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻处理。
在此将第一气体和第二气体的混合气体供给量，以中心区域多于周边区域或者周边区域多于中心区域的方式，从气体供给部供给处理气体的工序，是通过调节处理气体流量和稀释气体的处理气体稀释率中至少一方进行的。
另外，本发明涉及一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于向气体供给部的中心区域，供给以第一混合比混合第一气体和第二气体得到的第一处理气体，向气体供给部的周边区域，供给以第二混合比混合第一气体和第二气体得到的第二处理气体，
当上述第一气体供给的卤素原子总数多于第二气体供给的卤素原子总数时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内混合气体的供给量，以所述第一处理气体供给量多于所述第二处理气体供给量的方式，从该气体供给部供给气体，当上述第一气体供给的卤素原子总数少于第二气体供给的卤素原子总数时，将上述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内混合气体的供给量，以上述第一处理气体供给量少于上述第二处理气体供给量的方式，从该气体供给部供给气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
本发明涉及一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于将上述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第一气体供给量，以中心区域多于周边区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，将上述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第二气体供给量，以周边区域多于中心区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于当气体供给部中心区域和周边区域内第一气体供给量相同时，将上述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第二气体供给量，以周边区域多于中心区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，当气体供给部中心区域和周边区域内第二气体供给量相同时，将上述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第一气体供给量，以中心区域多于周边区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
在此，将上述第一气体供给量以中心区域多于周边区域的方式，从气体供给部供给处理气体的工序，是通过调节第一气体流量和稀释气体的第一气体稀释率中至少一方进行的。另外，将上述第二气体供给量以周边区域多于中心区域的方式，从气体供给部供给处理气体的工序，是通过调节第二气体流量和稀释气体的第二气体稀释率中至少一方进行的。
另外，本发明涉及一种蚀刻方法，一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于当上述第一气体供给的卤素原子总数多于第二气体供给的卤素原子总数时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内卤素原子总数，以中心区域多于周边区域的方式，设定从该气体供给部供给的处理气体的组成和量，当上述第一气体供给的卤素原子总数少于第二气体供给的卤素原子总数时，将上述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内卤素原子总数，以周边区域多于中心区域的方式，设定从该气体供给部供给的处理气体的组成和量。
作为上述第一气体，至少可以使用CH2F2气体、CHF3气体、CF4气体、C2F6气体中的任一种，作为上述第二气体，至少可以使用C3F8气体、C4F8气体、C4F6气体、C5F8气体中的任一种。
这样的蚀刻方法在蚀刻处理装置中实施，该装置具有在内部设置有载置基板的载置台的处理容器；在上述处理容器内部与上述载置台相对设置，在与上述载置台相对的面上具有气体供给面的，用于从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域、独立地向载置在该载置台上的基板供给含有碳和卤素的处理气体的气体供给部；用于调节上述处理容器内部压力的装置；用于在上述处理容器内部产生等离子体的装置；用于在上述气体供给部中调节供给的处理气体流量的装置；和控制上述各装置的控制部，该蚀刻装置将上述处理气体等离子化，并由该等离子体对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
由于在上面的本发明中，使用含有碳和卤素的处理气体对基板的被蚀刻膜进行蚀刻时，根据上述含有碳和卤素的气体的碳原子数进行控制，使得此含有碳和卤素的气体向气体供给部的气体供给面中心区域的供给量多于周边区域，或者向周边区域的供给量多于中心区域，因此能够确保蚀刻速度和蚀刻后的加工精度等蚀刻特性在面内的良好均匀性。
图1是表示本发明的等离子体蚀刻装置实施方式的平面图。
图2是表示上述等离子体蚀刻装置的气体供给系统的结构图。
图3是表示上述等离子体蚀刻装置气体供给系统另一例子的结构图。
图4是表示气体流速的面内均匀性模拟结果的特性图。
图5是表示压力的面内均匀性模拟结果的特性图。
图6是表示成膜速度的面内均匀性的特性图。
图7是表示实施例1中CF密度、CF2密度的面内均匀性的特性图。
图8是表示实施例2中抗蚀剂残膜、蚀刻深度、上部CD、弯曲位置的面内均匀性的特性图。
图9是表示实施例3中上部CD差的绝对值的面内均匀性和蚀刻深度差的绝对值的面内均匀性的特性图。
图10是表示实施例4中抗蚀剂残膜、上部CD、底部CD、凹处(Recess)的面内均匀性的特性图。
图11是表示实施例5中倾角θ的面内均匀性的特性图。
图12是表示实施例6中上部CD差的绝对值的面内均匀性的特性图。
图13是表示实施例7中上部CD、底部CD的面内均匀性的特性图。
图14是表示实施例8中CD移动(shift)值的面内均匀性的特性图。
图15是表示实施例9中蚀刻速度、抗蚀剂选择性、抗蚀剂残膜、深度均匀性的面内均匀性的特性图。
图16是表示实施例10中CD移动值的面内均匀性的特性图。
图17是表示实施例11中CD的面内均匀性的特性图。
图18是表示实施例12中蚀刻速度的面内均匀性的特性图。符号的说明W半导体晶片 1腔室2载置台 3静电卡盘4上部电极 45第一气体导入室46第二气体导入室51第一气体导入通道52第二气体导入通道 54、61、64第一气体供给源55、62、65第二气体供给源6控制部F1～F11流量调节部具体实施方式
首先参照图1简单说明实施本发明蚀刻方法的等离子体蚀刻装置的一个例子。图中1是例如构成为圆筒状的作为处理容器的腔室，该腔室1是由例如表面进行了氧化铝膜(alumite)处理(阳极氧化处理)的铝制成，并且被接地。在该腔室1内的底部，设有用来载置基板例如半导体晶片(下面称为“晶片”)、构成下部电极大致呈圆柱状的载置台2。图中21是陶瓷等的绝缘板，22是载置台的支撑台，在上述载置台2上连接有高通滤波器(HPF)23。图中24是制冷剂室，在此循环供给例如液氮等制冷剂，导出载置台2中的热量。
上述载置台2，上面的中央部被制成凸起的圆板状，在其上设有与晶片W大致相同形状的静电卡盘3，通过在电极31上由直流电源32施加例如1.5kV的直流电压，使得由例如库仑力对晶片W形成静电吸附。图中33是用来向支撑在载置台2上的晶片W的底面供给传热介质例如氦(He)气等的气体通道，载置台2中的冷热，通过该传热介质传递到晶片W，将晶片W维持在规定的温度。图中25是设置为包围放置在静电卡盘3上的晶片W、由例如硅等导电性材料构成的环状聚焦环，利用其可以提高蚀刻的均匀性。
在上述载置台2的上方，设有形成与该载置台2平行相对的例如略呈圆筒状的上部电极的气体供给部4。该气体供给部4在构成与载置台2相对的面的同时，还构成有具有多个吐出孔41的电极板42、和支撑该电极板42的由导电性材料例如表面被氧化铝膜处理的铝构成的水冷结构电极支撑体43。
上述电极支撑体43，在内部形成气体导入室，该气体导入室被例如环状的间隔板44分隔为与内侧晶片W的中心区域相对的第一气体室45和与外侧晶片W的周边区域相对的第二气体室46。如此在上述第一气体室45和第二气体室46的下面构成为电极板42，该电极板具有成为气体供给面的吐出孔41。
然后如在图2中所示，第一气体室45通过具有流量调节部F1的第一气体通道51连接共同的处理气体供给系统53，第二气体室46通过具有流量调节部F2的第二气体通道52连接共同的处理气体供给系统53。图中47是绝缘材料，48是高频吸收部件，49是用来将气体供给部4支撑在腔室2中的绝缘材料。使载置台2与气体供给部4之间的距离设为例如10～60mm左右。
在此，蚀刻的对象膜是已经叙述的低介电常数膜(所谓Low-k膜)，例如SiOC膜、SiOCH膜、SiO2膜、SiOF膜、含有Si-H的SiO2膜、HydrogensSlises-Quioxane(HSQ)膜、多孔氧化硅膜、含有甲基的SiO2膜、MethlSlises-Quioxane(MSQ)膜、多孔质MSQ膜等，作为上述处理气体使用含有碳和例如氟、溴、氯等卤素原子的气体作为主蚀刻气体的气体。在此当举出含有碳和氟作为主蚀刻气体的CF类气体的例子时，有CF4气体、CHF3气体、C2H6气体等碳原子数为2以下的第一气体、或C3F8气体、C4F6气体、C4F8气体、C5H8气体等碳原子数为3以上的第二气体。而作为处理气体，也可以使用上述CF类气体、与稀有气体和N2气体、H2气体、O2气体、CO气体、CO2气体等不含卤素原子的稀释气体相混合的混合气体，也可以是多种CF类气体的组合。
上述处理气体供给系统53，例如具有上述第一气体供给源54、上述第二气体供给源55和上述稀释气体供给源56，它们通过具有各自流量控制部F3～F5的供给通道57，连接第一和第二气体导入通道51、52。上述流量调节部F1～F5是调节处理气体供给量的装置，具有阀门和质量流量控制器，由控制部6控制其动作，由此将规定流量的第一气体、第二气体和稀释气体混合配制成处理气体，该混合后的处理气体分别以规定流量由第一气体导入室45和第二气体导入室46供给。
在上述腔室1的底部，通过排气管11连接着涡轮分子泵等真空泵12，作为用来调节腔室1内压力的装置，由此使腔室1内成为规定的减压氛围，例如抽真空到1Pa以下的规定压力。在腔室1的侧壁上设有闸阀13，在该闸阀13开启的状态下，晶片W在与相邻的负载锁定室(图中未显示)之间进行输送。
作为上述上部电极的气体供给部4，在通过匹配器62和给电棒63连接着构成等离子体发生装置的第一高频电源61的同时，还连接着低通滤波器(LPF)64。该第一高频电源61具有27MHz以上的频率，通过施加如此的高频，能够使腔室1内形成在优选离解状态下而且高密度的等离子体，使得能够在低压条件下进行等离子体处理。该例子，使用60MHz的电源作为第一高频电源61。
隔着匹配器66由给电线将第二高频电源65连接在作为下部电极的载置台2上。该第二高频电源65具有100kHz～10MHz范围内的频率，通过施加此范围内的频率，能够不对作为基板的晶片W造成损害，而又能够赋予其适当的离子作用。在此例子中使用2MHz的高频电源。
接着说明在该等离子体蚀刻装置中进行的本发明蚀刻方法。首先说明等离子体蚀刻装置的作用时，开启闸阀13，将作为基板的晶片W从图中未显示的负载锁定室送入腔室1内，载置到静电卡盘3上，从高压直流电源32施加直流电压，将晶片W静电吸附在静电卡盘3上。然后关闭闸阀13，用真空泵12将腔室1内抽真空到规定真空度。
然后，从处理气体供给系统53，将通过流量调节部F1、F2调节供给量的处理气体，经过第一处理气体导入通道51和第二处理气体导入通道52导入气体供给部4的第一气体室45和第二气体室46中。在如此将处理气体从第一气体室45供给到晶片W的中心区域的同时，从第二气体室46供给到晶片W的周边区域，将腔室1内的压力维持在规定值。
然后，从第一高频电源61在气体供给部4上施加27MHz以上、例如60MHz的高频电压。由此在气体供给部4与载置台2之间产生高频电场，使处理气体离解、等离子体化，由此等离子体对晶片W实施蚀刻处理。
另外，从第二高频电源65向载置台2上施加100kHz～10MHz、例如2MHz的高频电压。由此将等离子体中的离子引向载置台2侧，通过离子辅助提高蚀刻的各向异性。对如此进行规定蚀刻处理的晶片W，解除由静电卡盘3引起的静电吸附，开启闸阀13，将其从腔室1取出送到外面，输送到下一工序中。
在此，在本发明的蚀刻方法中，在以含有CF类气体作为主蚀刻气体对以SiO膜为基底的例如SiOC膜等进行蚀刻的情况下，根据上述CF类气体的碳原子数的不同，控制该CF类气体使得在晶片W的中心区域多于周边区域，或者控制使得周边区域多于中心区域，下面就这一点进行说明。
首先说明在向等离子体蚀刻装置供给之前，预先将CF类气体和上述稀释气体混合的情况，但由于在此情况下，向装置中供给的处理气体的组成是相同的，所以通过控制从处理气体供给部4向第一气体室45的供给流量和向第二气体室46的供给流量，来进行处理气体中的CF类气体向上述中心区域的供给量和向周边区域的供给量的控制。
具体是，首先当说明CF类气体是一种的情况时，当使用碳原子数为2以下的第一气体作为主蚀刻气体时，将气体供给部4的气体供给面在单位面积上单位时间内的第一气体供给量，以中心区域多于周边区域的方式，从气体供给部4供给处理气体。
这就是说通过流量调节部F3、F5将第一气体和稀释气体的流量调节到规定流量，对以规定混合比混合第一气体和稀释气体而得到的处理气体进行调节。然后通过流量调节部F1、F2，以向第一气体室45供给理气体供给量多于向第二气体室46供给的处理气体供给量的方式，以规定流量从第一气体通道5 1和第二气体通道52导入各自的处理气体。
由此，向上述气体供给面中心区域供给的第一气体多于向周边区域供给的第一气体。
在此，在本发明中所谓第一气体供给量，意味着气体供给面在单位面积上单位时间中的供给量，所谓向上述气体供给面中心区域供给的第一气体比向周边区域供给的多，意味着供给中心区域的第一气体的摩尔数多于供给周边区域的第一气体的摩尔数。
当使用碳原子数为3以上的第二气体作为主蚀刻气体时，将气体供给部4的气体供给面在单位面积上单位时间内的第二气体供给量，以周边区域多于中心区域的方式，从气体供给部4供给处理气体。
这就是说通过流量调节部F4、F5将第二气体和稀释气体的流量调节到规定流量，对以规定混合比混合第二气体和稀释气体而得到的处理气体进行调节。然后通过流量调节部F1、F2，以向第二气体室46供给的处理气体供给量多于向第一气体室45供给的处理气体供给量的方式，以规定流量从第一气体通道51和第二气体通道52导入各自的处理气体。如此，向上述气体供给面周边区域供给的第二气体多于向中心区域供给的第二气体。
在此，所谓上述气体供给面的中心区域，是第一气体室45的气体供给面，指的是与晶片W半径7/10(1/2的平方根)左右相对的区域，而所谓上述气体供给面的周边区域，是第二气体室46的气体供给面，指的是晶片W的上述中心区域外侧区域相对应的区域。在此，设计中心区域和周边区域的面积是大致相同。因此在上述等离子体蚀刻装置中，气体供给部4的气体供给面与晶片W是相对的，将处理气体从气体供给部4的第一气体室45供给到晶片W中心区域，从第二气体室46供给到晶片W周边区域。由此，当供给到上述气体供给面中心区域的第一气体供给量多于供给到周边区域的第一气体供给量时，在晶片表面上，第一气体供给量在中心区域多于周边区域，而当供给到上述气体供给面周边区域的第二气体供给量多于供给到中心区域的第二气体供给量时，在晶片表面上，第二气体供给量在周边区域多于中心区域。
在此情况下的上述等离子体蚀刻装置中，在第一气体室45的下面形成的吐出孔(向晶片W中心区域进行供给的吐出孔)41的数目和在第二气体室46的下面形成的吐出孔(向晶片W周边区域进行供给的吐出孔)41的数目是一样的，当气体供给面的中心区域/周边区域的气体流量比设定为5∶5来分配时，设定从全部吐出孔41吐出的气体流量是相同的，而在上述第一气体室45下面形成的吐出孔41的数目和在第二气体室46下面形成的吐出孔41的数目不同，或者在上述第一气体室45下面形成的吐出孔41和在上述第二气体室46下面形成的吐出孔41之间，到达吐出孔41的通导性(conductance)不同的情况，有必要据此进行调节。
例如，在第一气体室45下面形成的吐出孔41的数目和在第二气体室46下面形成的供给上述周边区域的吐出孔41的数目之比为2∶1的情况下，当以向中心区域供给的流量∶向周边区域供给的流量＝1∶2的流量比供给处理气体时，在上述等离子体蚀刻装置中，与向中心区域的供给流量∶向周边区域的供给流量＝5∶5的分配比进行供给的情况是同样的。从而在例如以C4F8气体作为主处理气体的情况下，向周边区域的处理气体分配比在2/3以上即可。
下面说明CF类气体是两种以上的情况。在例如组合使用上述第一气体和第二气体的情况下，通过流量调节部F3～F5，对以规定混合比混合第一气体、第二气体和稀释气体而得到的处理气体进行调节。然后计算由第一气体和第二气体导入的卤素原子总数，由卤素原子总数多的CF类气体来决定流量。这是由于卤素原子数支配蚀刻效率，卤素原子多的气体支配均匀性。
例如，分别使用CF4气体作为第一气体，C4F8气体作为第二气体，在使用以CF4∶C4F8＝15∶6的混合比混合这些气体得到的处理气体的情况下，由CF4气体导入F的总数是4×15＝60，而由C4F8气体导入F的总数是8×6＝46，因此由CF4气体导入的F总数多。为此，流量就由CF4气体决定，将处理气体的供给量以上述气体供给面中心区域多于周边区域的方式，进行控制流量调节部F1、F2，使得向第一气体导入室45导入的处理气体要多于向第二气体室46导入的处理气体。
同样，当由上述第一气体供给的卤素原子总数少于第二气体供给的卤素原子总数时，将处理气体的供给量以上述气体供给面的周边区域多于中心区域的方式，控制流量调节部F1、F2，使得向第二气体室46导入的处理气体多于向第一气体室45导入的处理气体。
下面说明本发明的第二实施方式。该实施方式是独立地控制向气体供给部4的气体供给面中心区域和周边区域供给的处理气体的组成，用例如在图3中所示的等离子体蚀刻装置进行实施。在该装置中，例如第一气体导入通道51，通过具有流量调节部F1、F6～F8的供给通道分别连接着第一气体供给源61、第二气体供给源62和稀释气体供给源63。而第二气体导入通道52，通过具有流量调节部F2、F9～F11的供给通道，分别连接着第一气体供给源64、第二气体供给源65和稀释气体供给源66。
这些流量调节部F1、F2、F6～F11，接受控制部6的控制，然后经过第一气体导入通道51和第二气体导入通道52，能够分别将第一气体、第二气体和稀释气体以不同混合比混合的处理气体(稀释率不同的处理气体)供给到第一气体室45和第二气体室46。其它的结构与在图1中所示的等离子体蚀刻装置是一样的。
在该例子中，由于供给装置的处理气体，其组成是能够变化的，所以在上述处理气体的组成相同的情况下，或者在只供给CF类气体的情况下，通过控制向第一气体室45和第二气体室46供给的处理气体流量，对供给到上述气体供给面中心区域的氟原子(卤素原子)的总数和供给到周边区域的氟原子总数进行控制，使供给到上述第一气体室45和第二气体室46中的处理气体的流量相同，通过改变处理气体的组成，即改变由稀释气体对CF类气体的稀释率，对供给到上述气体供给面中心区域的氟原子总数和供给到周边区域的氟原子总数进行控制。
至此，在使用碳原子数为2以下的第一气体作为主蚀刻气体的情况下，控制第一气体向第一气体室45和第二气体室46的供给量，使得供给到上述气体供给面中心区域的氟原子总数多于供给到周边区域的氟原子总数。
例如在使用CF4气体作为第一气体，不使用稀释气体的情况下，通过流量调节部F1、F6将向第一气体室45中供给的CF4气体供给流量设为100sccm，通过流量调节部F2、F9将向第二气体室46中供给的CF4气体供给流量设为50sccm，如此向上述气体供给面中心区域供给的流量是100sccm，向周边区域供给的流量是50sccm，如此控制使得向上述气体供给面中心区域供给的氟原子总数多于向周边区域供给的氟原子总数。在此情况下，设置在第一气体供给源61、第二气体供给源62与第一气体室45之间的流量调节部、和设置在第一气体供给源64、第二气体供给源65与第二气体室46之间的流量调节部只取一个即可。
而例如使用CF4气体作为第一气体，使用Ar气体作为稀释气体，在改变气体供给面中心区域和周边区域中第一气体稀释率进行供给的情况下，通过流量调节部F6、F8，向第一气体导入通道51供给流量为50sccm的第一气体，流量为100sccm的稀释气体，同时通过流量调节部F9、F11，向第二气体导入通道52，供给流量为50sccm的第一气体，流量为300sccm的稀释气体。然后，通过流量调节部F1、F2调节流量，分别从第一气体导入通道51和第二气体导入通道52向第一气体室45和第二气体室46以相同的流量供给处理气体。
如此，向第一气体室45和第二气体室46供给的处理气体的流量是相同的，将由稀释气体稀释第一气体的稀释率设定为向第二气体室46供给的处理气体大于向第一气体室45供给的处理气体，结果能够以向上述气体供给面中心区域供给的氟原子总数多于向周边区域供给的氟原子总数的方式进行控制。
同样在使用碳原子数为3以上的第二气体的情况下，控制向气体供给面中心区域供给的第二气体的量和向周边区域供给的第二气体的量，使得供给到气体供给面中心区域的第二气体的氟原子总数少于供给到周边区域的第二气体的氟原子总数。
在此情况下，与第一气体同样，在上述处理气体的组成相同的情况下或在只供给CF类气体的情况下，通过向第二气体室46供给的第二气体多于向第一气体室45供给的第二气体，就能够控制向上述气体供给面周边区域供给的氟原子总数多于向中心区域供给的氟原子总数，使向上述第一气体室45和向上述第二气体室46供给的处理气体的量相同，通过改变处理气体的组成，即改变由稀释气体稀释第二气体的稀释率，也能够以向上述气体供给面周边区域供给的氟原子总数多于向中心区域供给的氟原子总数。
而在将碳原子数为2以下的第一气体和碳原子数为3以上的第二气体混合的情况下，计算由各CF类气体导入的卤素原子总数，按照总数大的CF类气体来决定向气体供给面中心区域、周边区域中的哪一个导入更多的氟原子。
例如，在向第一气体室45和第二气体室46分别供给第一气体和第二气体以不同混合比混合的处理气体的情况下，例如在向第一气体室45供给以第一混合比混合第一气体和第二气体得到的第一处理气体，向第二气体室46供给以第二混合比混合第一气体和第二气体得到的第二处理气体的情况下，计算第一处理气体和第二处理气体全部由各CF类气体导入的卤素原子总数，按照总数多的CF类气体决定向第一气体室45中供给第一气体的量和向第二气体室46中供给第二气体的量。
这就是说，在从第一气体导入氟原子数多的情况下，通过流量调节部F1、F2控制第一处理气体和第二处理气体的流量，使得向第一气体室45供给第一处理气体的供给量多于向第二气体室46供给第二处理气体的供给量。
而在从第二气体导入的氟原子数多的情况下，通过流量调节部F1、F2控制第一处理气体和第二处理气体的流量，使得向第一气体室45供给的第一处理气体供给量少于向第二气体室46供给的第二处理气体供给量。
在此情况下，第一处理气体中的第一气体和第二气体的混合比，通过流量调节部F6、F7进行调节，第二处理气体中的第一气体和第二气体的混合比，通过流量调节部F9、F10进行调节，对于如此调节的第一处理气体和第二处理气体向第一气体室45和第二气体室46中的供给量，分别通过流量调节部F1、F2进行控制。
特别是在混合碳原子数为2以下的第一气体和碳原子数为3以上的第二气体的情况下，可以控制向第一气体室45和第二气体室46中供给第一气体和第二气体的供给量，使得对于第一气体的供给量，上述气体供给面中心区域多于周边区域，而对于第二气体的供给量，上述气体供给面周边区域多于中心区域。
具体说，在例如使用CF4气体作为第一气体，使用C4F8气体作为第二气体的情况下，向第一气体室45中以2sccm的流量供给C4F8气体、以10sccm的流量供给CF4气体，向第二气体室46中以4sccm的流量供给C4F8气体、以5sccm的流量供给CF4气体。如此，处理气体中第一气体的比例在上述气体供给面中心区域大于周边区域，而第二气体与第一气体的混合比变小，处理气体中第二气体的比例在周边区域大于中心区域，第二气体与第一气体的混合比变大。为此，对于第一气体，以氟原子供给量上述气体供给面中心区域多于周边区域的方式进行控制，对于第二气体，以氟原子的供给量在上述气体供给面周边区域多于中心区域的方式进行控制。
在此情况下，对于向第一气体室45供给的第一气体供给量，可通过流量调节部F1或流量调节部F6进行调节，而对于向第二气体室46供给的第一气体供给量，可通过流量调节部F2或流量调节部F9进行调节。而对于向第一气体室45供给的第二气体供给量，可通过流量调节部F1或流量调节部F7进行调节，而对于向第二气体室46供给的第二气体供给量，可通过流量调节部F2或流量调节部F10进行调节。因此在该例子中，在第一气体供给源61、第二气体供给源62与第一气体室45之间设置的流量调节部、或在第一气体供给源64、第二气体供给源65与第二气体室46之间设置的流量调节部各一个即可。
如此混合碳原子数为2以下的第一气体和碳原子数为3以上的第二气体，在向第一气体室45和第二气体室46供给的处理气体的量相同的情况下，可以将第一气体与处理气体的比例，设定为在上述气体供给面中心区域大于周边区域，可以将第二气体与处理气体的比例，设定为在上述气体供给面周边区域大于中心区域。
特别是混合碳原子数为2以下的第一气体和碳原子数为3以上的第二气体的情况下，以相同的供给量向第一气体室45和第二气体室46供给第一气体，以上述气体供给面周边区域的第二气体供给量多于中心区域的方式进行控制，以向第二气体室46的供给量多于向第一气体室的供给量进行控制。例如以2sccm的C4F8气体和10sccm的CF4气体的混合比向第一气体室45中供给处理气体，而以4sccm的C4F8气体和10sccm的CF4气体的混合比向第二气体室46中供给处理气体。
此时，在使向第一气体室45和第二气体室46中供给的处理气体流量相同的同时，可以设定在第一气体室45和第二气体室46之间，第一气体与处理气体的比例相同，第二气体与处理气体的比例在上述气体供给面周边区域要大于中心区域。
而以同样的供给量向第一气体室45和第二气体室46供给第二气体，可以控制使得第一气体在上述气体供给面中心区域的供给量多于在周边区域的供给量，使得向第一气体室45供给的第一气体供给量多于向第二气体室46的供给量。例如，以2sccm的C4F8气体和10sccm的CF4气体的混合比向第一气体室45进行供给，以2sccm的C4F8气体和5sccm的CF4气体的混合比向第二气体室46进行供给。
此时，在使向第一气体室45和第二气体室46供给的处理气体的流量相同的同时，在第一气体室45和第二气体室46之间，使第二气体与处理气体的比例相同，可以将第一气体与处理气体的比例以上述气体供给面中心区域多于周边区域的方式进行设定。
如此，在上述气体供给面的中心区域，第二气体与第一气体的混合比小，在周边区域，第二气体与第一气体的混合比大，所以对于第一气体，以在上述气体供给面中心区域氟原子的供给量多于周边区域的方式进行控制，对于第二气体，以上述气体供给面的周边区域氟原子的供给量多于中心区域的方式进行控制。
在此情况下，由于对于向第一气体室45供给第一气体的供给量，通过流量调节部F1或流量调节部F6进行调节，对于向第二气体室46供给第一气体的供给量，通过流量调节部F2或流量调节部F9进行调节，对于向第一气体室45供给第二气体的供给量，通过流量调节部F1或流量调节部F7进行调节，对于向第二气体室46供给第二气体的供给量，通过流量调节部F2或流量调节部F10进行调节，所以在第一气体供给源61、第二气体供给源62与第一气体室45之间设置的流量调节部、和在第一气体供给源64、第二气体供给源65与第二气体室46之间设置的流量调节部只取一个即可。
在本发明中，由上述第一气体供给的卤素原子的总数比由第二气体供给的卤素原子的总数更多的情况下，可以设定处理气体的组成和处理气体的供给量等，使得上述气体供给面在单位面积上单位时间内的氟原子总数在中心区域多于周边区域，在此情况下，由第一气体和第二气体供给的氟原子数，在上述气体供给面中心区域要多于周边区域。
此时，在由上述第一气体供给的卤素原子总数少于由第二气体供给的卤素原子总数的情况下，可以设定处理气体的组成和处理气体的供给量等，使得上述气体供给面在单位面积上单位时间内的氟原子总数，在周边区域多于中心区域，在此情况下，由第一气体和第二气体供给的氟原子数，在上述气体供给面的周边区域多于中心区域。
用这样的方法，由于可根据CF类气体的碳原子数不同进行控制，使得上述CF类气体向上述气体供给面中心区域的供给量多于周边区域，或者向周边区域的供给量多于中心区域，如在下面的实施例中可知，能够确保蚀刻速度、上部CD、底部CD、蚀刻残留膜、蚀刻深度、孔洞形状等蚀刻后的加工精度等蚀刻特性在面内的均匀性。
此时，根据CF类气体的碳原子数就能够预先决定向上述气体供给面中心区域和周边区域中的哪一个可以供给较多的卤素原子，所以能够预先使处理气体向上述气体供给面中心区域和周边区域的供给流量、和向上述气体供给面中心区域和周边区域供给的处理气体组成等在决定最佳条件时的参数范围在很窄的区域内，从而很容易给出条件。
实施例下面说明本发明的评价方法。本发明人在取得各种数据，以CF类气体作为主蚀刻气体的情况下充分理解到，对于碳原子数为2以下的第一气体，在上述气体供给面中心区域的供给量多于周边区域时，提高了蚀刻速度和蚀刻后加工尺寸等蚀刻特性在面内的均匀性，而对于碳原子数为3以上的第二气体，当上述气体供给面周边区域的供给量多于中心区域时，能够提高上述蚀刻特性在面内的均匀性。
首先说明为了解释清楚本发明的机理所进行的实验例。
图4表示设定C4F8气体作为CF类气体，在已经叙述过的等离子体蚀刻装置中，通过改变向第一气体室45(气体供给面中心区域)供给的处理气体和向第二气体室46(气体供给面周边区域)供给的处理气体流量比，而改变向气体供给面中心区域和周边区域供给CF类气体供给量的情况下，晶片W表面附近气体流速分布的模拟结果。在图4中，纵轴表示气体流速，横轴表示距晶片中心的距离，双点划线表示上述处理气体在气体供给面中心区域(C)和周边区域(E)的流量比(C/E)为3/7的情况，实线表示上述流量比C/E为5/5的情况，而单点划线表示上述流量比C/E为7/3的情况。所谓上述流量比C/E为3/7的情况，意味着向气体供给面中心区域供给全部处理气体流量的3/10流量的处理气体，向周边区域供给全部处理气体流量的7/10流量的处理气体。
此结果确认，在向气体供给面中心区域供给的处理气体多于周边区域的情况下，流速最大，而向周边区域供给的处理气体多于中心区域的情况下，流速最小。可以推测，在向中心区域供给比较多的情况下与向周边区域供给比较多的情况下相比，气体流速加速的程度增大，从晶片W中心向周边气体流得更快。
另外，据推测，在向周边区域供给得多的情况下，由于在晶片W中心区域气体流速比较小，而在周边附近气体流速急剧变大，使得在中心区域的气体处于滞留状态，在该中心区域滞留时间长的分子比较多。
在此，当考虑碳原子数为2以下的分子比较小的CF类气体时，由于F/C比例变大而使蚀刻作用增强，由气体的滞留时间左右蚀刻进行程度在面内的均匀性。为此，在向周边区域供给比较多的情况下，由于在中心区域气体滞留时间变长，使得比周边区域的蚀刻进行得过多，致使面内的均匀性恶化。与此相反，据推测在中心区域供给比较多的情况下，由于气体从晶片W中心向周边迅速流动，气体的滞留时间在晶片W面内容易变得一致，蚀刻进行程度在面内的均匀性就容易变得一致。而对于碳原子数为3以上的分子比较大的CF类气体，认为由于F/C的比值比较小使聚合物化作用变大，由气体的滞留时间、活性种子的存在分布，使得蚀刻特性在面内均匀性良好。
为此如在图5中所示，设定C4F8气体作为CF类气体，在已经叙述的等离子体蚀刻装置中，在改变向气体供给面中心区域供给的处理气体和向周边区域供给的处理气体的流量比的情况下，对在晶片W表面附近的压力分布进行了模拟。在图5中，纵轴表示压力，横轴表示距晶片中心的距离，双点划线表示上述流量比C/E为3/7，实线表示上述流量比C/E为5/5，单点划线表示上述流量比C/E为7/3的情况。
此结果确认，在向上述气体供给面周边区域供给处理气体比中心区域更多的情况下，压力分布在晶片W面内最为均匀。在此所谓压力分布均匀意味着处理气体的分子密度是均匀的，在晶片W面内活性种子的存在密度是均匀的。如此，对于碳原子数为3以上的CF类气体，在向周边区域供给比中心区域多的情况下，活性种子容易在晶片W面内均匀存在，据推测由此提高了蚀刻在面内的均匀性。
为了证明这一点，分别使用C5F8气体作为CF类气体，以Ar气体和O2气体作为稀释气体，在如图1中所示的等离子体蚀刻装置中，在以下的处理条件下，由处理气体的等离子体，在裸硅上，改变向气体供给面中心区域和周边区域供给的处理气体流量，从而进行成膜处理，测定此时成膜速度在面内的均匀性。
<处理条件>
·C5F8气体、Ar气体、O2气体的流量比C5F8∶Ar∶O2＝15∶380∶19sccm·处理压力1.995Pa(15mTorr)·处理温度20℃·第一高频电源61的频率和功率60MHz，2170W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，0W此结果显示在图6中。在图6中，纵轴表示成膜速度，横轴表示距晶片中心的距离，□表示上述处理气体的上述流量比C/E为7/3，○表示上述流量比C/E为5/5，■表示上述流量比C/E为3/7的情况。由此可以看出在上述流量比C/E为3/7的情况下，成膜速度在晶片W面内最为均匀，证实了在向周边区域的供给量多于中心区域的情况下，压力分布是均匀的，活性种子存在密度在晶片W面内是均匀的。
接着列举了下面的各实施例。
(实施例1)对使用CHF3气体作为CF类气体、使用Ar和N2气体作为稀释气体的处理气体，进行预先混合，将其导入到图1所示的等离子体蚀刻装置中，在以下的处理条件下，改变向上述气体供给面中心区域的供给量和向周边区域的供给量，对在晶片W上形成的抗蚀剂膜(在整个晶片W表面上形成，不形成花样)进行蚀刻处理，通过对此时的CF密度、CF2密度在晶片W面内的均匀性进行LIF(激光诱导荧光)测定。在此将处理气体的上述流量比C/E设为0/10、3/7、5/5、7/3、和10/0。所谓上述流量比C/E设为0/10意味着只向气体供给面周边区域供给处理气体的情况。
<处理条件>
·CHF3气体、Ar气体、N2气体的流量比CHF3∶Ar∶N2＝40∶1000∶80sccm·处理压力6.65Pa(50mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，1200W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，1700W此结果，图7(a)表示CF密度的面内均匀性，图7(b)表示CF2密度的面内均匀性。在图7中，纵轴表示CF密度(CF2密度)，横轴表示距晶片中心的距离，▲表示上述流量比C/E为0/10的情况，■表示上述流量比C/E为3/7的情况，○表示上述流量比C/E为5/5的情况，□表示上述流量比C/E为7/3的情况，△表示上述流量比C/E为10/0的情况。
由此结果可以确认，在第一气体室45气体供给面的中心区域的流量大的情况下与在周边区域流量大的情况下相比，CF密度、CF2密度在晶片面内都是均匀的。在此，在周边区域流量大的情况下，在晶片W中心区域的CF密度等是高的，但在周边区域低，如同已经叙述的，推测在晶片W中心区域气体可能滞留。另外，在中心区域流量大的情况下，由于在晶片W的中心区域密度低，在整个晶片W面内几乎是均匀的，如同已经叙述的，提高气体流速在面内分布的均匀性，由此可推测出，CF密度等在整个晶片W的面内是均匀的。
对于如此碳原子数为2以下的第一气体，在中心区域流量大的情况下，作为CF类气体活性种子的CF或CF2活性种子的量在晶片W面内是均匀的，由此可推测出在晶片W面内进行的蚀刻是均匀的。本发明人尝试对C4F8气体进行与CHF3气体同样的实验，但LIF的测量值减小，由于判断可靠性比较小，没有记录下测量的数据。
(实施例2)对使用CHF3气体作为CF类气体、使用Ar气体和N2气体作为稀释气体的处理气体，进行预先混合后，将其导入如图1所示的等离子体蚀刻装置中，在以下的处理条件下，改变处理气体在气体供给面中心区域的流量和在周边区域的流量，对在晶片W上形成的被蚀刻膜(SiO2膜)进行蚀刻处理，对此时残留的抗蚀剂膜、蚀刻深度、上部CD、弯曲位置上的面内均匀性进行评价。此时处理气体在上述气体供给面中心区域和周边区域的流量比为上述流量比C/E设为1/9、5/5和9/1的情况。
在此，在图8(a)中，71是作为被蚀刻膜的SiOC膜，72是在SiOC膜表面上形成的抗蚀剂膜，上述抗蚀剂残膜表示距离A，蚀刻深度表示距离B，弯曲位置表示在SiOC膜上形成的孔(凹部)73到最膨大部位的距离C，上部CD指的是在SiOC膜上形成的孔(凹部)73上部的直径D。
关于这些面内均匀性，例如由断面SEM对蚀刻后的膜进行摄影，基于此照片求出在晶片W中心部和周边部的上述距离A、B、C和直径D的各个尺寸，上述中心部与周边部的差值越小则面内均匀性良好。在此所谓晶片W的中心部是晶片W的旋转中心，而所谓晶片W的周边部，指的是从晶片W的外缘向内侧5mm的位置。这些抗蚀剂残膜、蚀刻深度、弯曲位置、上部CD的定义和数据取得方法、通过晶片W中心部与周边部的数据差值评价面内均匀性的方法，都与下面的实施例是同样的。
<处理条件>
·CHF3气体、Ar气体、N2气体的流量比CHF3∶Ar∶N2＝40∶1000∶80sccm·处理压力6.65Pa(50mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，1200W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，1700W此结果显示在图8(b)中。在使用CHF3气体时，抗蚀剂残膜、蚀刻深度、上部CD、弯曲位置的在晶片中心部和周边部的差值(绝对值)都是在中心区域的流量比周边区域的流量大的情况下变小，由此实施例可以理解，使用碳原子数为2以下的CF类气体，在中心区域流量大的情况下，在晶片W面内蚀刻进行得均匀，抗蚀剂残膜、蚀刻深度、上部CD、弯曲位置的蚀刻特性在面内均匀性都是良好的。
(实施例3)对使用CHF3气体作为CF类气体、使用Ar气体、N2气体和O2气体作为稀释气体的处理气体，进行预先混合，将其导入到如图1中所示的等离子体蚀刻装置中，在下面的处理条件下，改变向上述气体供给面中心区域和周边区域供给处理气体的流量，对在晶片W上形成的被蚀刻膜(SiOCH膜)上进行蚀刻处理，对此时通过蚀刻形成的上部CD的面内均匀性和蚀刻深度的面内均匀性进行评价。
<处理条件>
·处理压力6.65Pa(50mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，1500W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，2800W图9(a)显示出上述上部CD的面内均匀性，图9(b)显示出蚀刻深度的面内均匀性。在图9(a)中的纵轴是上部CD在中心部和周边部的数据之差的绝对值，在图9(b)中的纵轴是蚀刻深度在中心部和周边部的数据之差的绝对值。而在图9(a)和(b)中，横轴表示处理气体在中心区域和周边区域的流量比C/E，例如当该流量比为50％时，就意味着上述流量比C/E为5/5的情况，当其为90％时，意味着上述流量比C/E为9/1的情况。
由此结果可以确认，当向上述气体供给面中心区域供给比较多的情况下，上部CD、蚀刻深度在晶片W中心部和周边部的数据之差都比较小，面内均匀性是良好的，由此结果可以理解，在使用碳原子数为2以下的第一气体时，在上述中心区域流量比较大的情况下，蚀刻进行的程度在晶片W的面内是均匀的。
(实施例4)对使用CH2F2气体作为CF类气体、使用O2气体作为稀释气体的处理气体，进行预先混合，将其导入如图1所示的等离子体蚀刻装置中，在下面的处理条件下，改变向晶片W中心区域和周边区域供给的处理气体流量，对在晶片W上形成的被蚀刻膜(SiO膜与SiOCH膜的层积膜)进行蚀刻处理，对此时的抗蚀剂残膜、上部CD、底部CD和凹处等在面内的均匀性进行评价。此时，在中心区域和周边区域处理气体流量比，设为上述流量比C/E为1/9、5/5和9/1的情况。
<处理条件>
·CH2F2气体、O2气体的流量比
CH2F2∶O2＝40∶20sccm·处理压力7.98Pa(60mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，700W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，300W在此，所谓上述底部CD指的是在图8(a)中，在被蚀刻膜(SiOC膜)71上形成的孔73的底部侧直径E，所谓凹处(Recess)指的是在被蚀刻膜底膜的蚀刻量。对于它们在面内的均匀性，通过断面SEM对例如蚀刻后的膜进行摄影，基于此照片，对于各个项目取得在晶片W的中心区域和周边区域的数据，通过求出两者的差值进行评价，此差值越小面内的均匀性越好。通过底部CD和凹处的定义和数据取得的方法、在晶片W中心区域和周边区域的数据差值对面内均匀性进行的方法，在下面的实施例中也是同样的。
其结果显示在图10中，在上述流量比C/E为9/1的情况下，抗蚀剂残膜、上部CD、底部CD和凹处，在中心区域与周边区域的数据差都比较小，被认为面内的均匀性是最好的，由此结果可以理解，使用碳原子数为2以下的第一气体时，在中心区域流量大的情况下，在晶片W的面内，蚀刻进行的程度是均匀的。
(实施例5)对使用C4F8气体作为CF类气体、使用Ar气体和N2气体作为稀释气体，进行预先混合，将其导入到如图1中所示的等离子体蚀刻装置中，在下面的处理条件下，改变向上述气体供给面中心区域和周边区域供给处理气体的流量，对在晶片W上形成的被蚀刻膜(在SiOC膜上叠层厚度为50nm的TEOS和厚度100nm的抗反射膜(BARC))，进行蚀刻处理，对此时形成的孔的形状进行评价。在此向晶片W中心区域和周边区域供给的流量，设为上述流量比C/E为1/9、5/5和9/1的情况。
<处理条件>
·C4F8气体、Ar气体、N2气体的流量比C4F8∶Ar∶N2＝5∶1000∶150sccm·处理压力6.65Pa(50mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，500W
·第二高频电源65的频率和功率2MHz，2000W在此，上述孔的形状如图11(a)所示，孔73的侧壁外面74和构成孔底部的面的延长线75之间的夹角是倾角θ，在晶片W的中心部形成的孔和在周边部形成的孔进行测量，通过求出两者的差进行评价。此差值越小就意味着孔形状在面内的均匀性良好。
此结果如图11(b)所示。在此图11(b)中，纵轴表示倾角θ，横轴表示在晶片上的位置，◇表示上述流量比C/E为1/9的情况，□表示上述流量比C/E为5/5的情况，而△表示上述流量比C/E为9/1的情况。由此可以确认，倾角θ在晶片W中心部和周边部的差值，以在上述流量比C/E为1/9的情况为最小，因此孔形状在面内的均匀性是良好的。由此结果可以理解，在使用碳原子数为3以上的第二气体时，在周边区域的流量大的情况下，在晶片W面内的孔形状是均匀的。
(实施例6)对使用C4F8气体和CF4气体两种气体作为CF类气体、不用稀释气体的处理气体，进行预先混合后，将其导入到如图1所示的等离子体蚀刻装置中，在下面的处理条件下，改变向上述气体供给面中心区域供给处理气体的流量和向周边区域供给处理气体的流量，对形成在晶片W上的被蚀刻膜(SiOCH膜)进行蚀刻处理，如上所述对此时的上部CD在面内的均匀性进行评价。
<处理条件>
·C4F8气体、CF4气体的流量比C4F8∶CF4气体＝5∶200sccm·第一高频电源61的频率和功率60MHz·第二高频电源65的频率和功率2MHz此结果如图12所示。在此图12中，纵轴表示上部CD差的绝对值，横轴表示向中心区域和周边区域供给的处理气体流量比C/E。由此确认，在上述流量比C/E＝7/3时，上述CD在中心部和周边部的数据差最小，上述上部CD在面内的均匀性是良好的。
在此实施例中，C4F8气体和CF4气体的流量比C4F8∶CF4＝5sccm∶200sccm，由CF4供给的氟原子数多于由C4F8供给的氟原子数，可以理解，在此情况下，在按照CF4气体使向上述气体供给面中心区域的流量较多的情况下，就能够确保上部CD的面内均匀性。
(实施例7)对使用C4F8气体和CF4气体两种气体作为CF类气体、使用N2气体和O2气体作为稀释气体的处理气体，进行预先混合后，将其导入到腔室内进行第一蚀刻处理，然后对使用C4F8气体作为CF类气体、使用Ar气体和N2气体作为稀释气体的处理气体，进行预先混合后，将其导入到腔室内进行第二蚀刻处理，在此情况下，用如上所述的方法对上部CD和底部CD在面内的均匀性进行评价。此时使用如图1所示的等离子体蚀刻装置，在以下的处理条件下，改变向晶片W的上述气体供给面的中心区域供给处理气体的流量和向周边区域供给处理气体的流量，对形成在晶片W上的被蚀刻膜(在SiOCH膜上叠层厚度为50nm的TEOS和厚度为65nm的抗反射膜(BARC))进行蚀刻处理。对于在第一蚀刻处理和第二蚀刻处理中上述流量比C/E都是5/5的情况和在第一蚀刻处理中上述流量比C/E是9/1，在第二蚀刻处理中上述流量比C/E是1/9的情况进行评价。
<第一蚀刻处理的处理条件>
·C4F8气体、CF4气体、N2气体、O2气体的流量比C4F8∶CF4∶N2∶O2＝6∶15∶120∶10sccm·处理压力6.65Pa(50mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，800W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，1400W<第二蚀刻处理的处理条件>
·C4F8气体、Ar气体、N2气体的流量比C4F8∶Ar∶N2＝8∶50∶1000sccm·处理压力3.325Pa(25mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，1000W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，3000W此结果显示在图12中。由此可以认识到，上部CD、底部CD在晶片W中心部和周边部的数据之差(绝对值)，在第一蚀刻处理中多供给中心区域的情况下、和在第二蚀刻处理中多供给周边区域的情况下都小，上述CD的面内均匀性良好。
由此可以认识到，改变CF类气体的种类，在连续进行第一蚀刻处理和第二蚀刻处理的情况下，由于根据各个CF类气体的碳原子数控制向上述中心区域供给处理气体和向周边区域供给处理气体的流量，就能够进行面内均匀性很高的蚀刻处理。
此时，在第一蚀刻处理中，C4F8气体和CF4气体的流量比为C4F8∶CF4＝6sccm∶15sccm，由CF4气体供给的氟原子数多于由C4F8气体供给的氟原子数，在此情况下，可以理解当按照CF4向上述中心区域供给的流量大时，在晶片W面内的上部CD和底部CD都均匀。而在第二蚀刻处理中，由于使用了C4F8气体，可以理解在上述周边区域的流量大的情况下，在晶片W面内的上部CD和底部CD都均匀。
(实施例8)在与实施例7同样的条件下，对形成在晶片W上的被蚀刻膜进行蚀刻处理，用CD-SEM(从上面进行非破坏性观察晶片W的电子显微镜)对面内CD分布进行评价。在图14(a)中显示出在第一蚀刻处理中，上述流量比C/E为9/1，在第二蚀刻处理中上述流量比C/E为1/9的情况下的结果，在图14(b)中显示出在第一和第二蚀刻处理中上述流量比C/E为5/5的情况下的结果。在图14中，纵轴是CD移动值，横轴是在晶片上的位置，◇表示X轴的数据，○表示Y轴的数据。该实施例的CD移动值意味着掩模的孔直径与蚀刻后孔直径之差。
由此结果可以认识到，上述CD移动值，在第一蚀刻处理中向中心区域供给多和在第二蚀刻处理中向周边区域供给多的情况下，在X轴上的数值和在Y轴上的数值同样都小，所以上述面内的CD分布均匀性就高。
(实施例9)对使用C5F8气体作为CF类气体、使用Ar气体和O2气体作为稀释气体的处理气体，进行预先混合，将其导入腔室内进行蚀刻处理，对在此情况下的蚀刻速度、抗蚀剂选择性、抗蚀剂残膜、蚀刻深度的均匀性进行评价。此时利用如图1所示的等离子体蚀刻装置，在下面的处理条件下，改变向晶片W的上述气体供给面中心区域供给处理气体的流量和向周边区域供给处理气体的流量，对形成在晶片W上的抗蚀剂膜进行蚀刻处理。关于此时向上述中心区域供给的处理气体流量是208sccm、向周边区域供给处理气体的流量也是208sccm的情况，和向上述中心区域供给的处理气体流量是208sccm、向周边区域供给处理气体的流量是312sccm的情况，对上述蚀刻速度等进行评价。在此所谓蚀刻选择性由SiO2膜蚀刻量/抗蚀剂掩模膜厚减少量计算出，对于蚀刻速度、抗蚀剂选择性的面内均匀性，例如可通过由断面SEM对蚀刻后的膜进行摄影，基于此照片求出在晶片W中心部和周边部，上述蚀刻速度和抗蚀剂选择性的大小，上述中心部和周边部的差值越小，面内均匀性越好。
<处理条件>
·C5F8气体、Ar气体、O2气体的流量比C5F8∶Ar∶O2＝16∶380∶20sccm·处理压力3.325Pa(25mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，1000W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，3000W此结果显示在图15中。由此可以确认，在向上述气体供给面的周边区域的供给流量大于中心区域的供给流量的情况下，蚀刻速度、抗蚀剂选择性、抗蚀剂残膜、蚀刻深度，在晶片W中心部和周边部之间的差别小，所以其面内的均匀性良好。
在此实施例中，可以确认，不改变上述中心区域的供给流量，只改变周边区域的供给流量，但如果此情况下中心区域的供给流量相同，即使周边区域的供给流量发生变化，晶片W中心的蚀刻特性也不会变化。由此可以理解，通过设定处理气体的总流量和中心区域的供给流量与周边区域的供给流量的流量比，不改变中心区域的流量，而增大周边区域的供给流量，就能够维持中心区域的蚀刻特性不变，而使周边区域的蚀刻特性变化，由此提高蚀刻特性在面内的均匀性。
(实施例10)在使用C4F8气体作为CF类气体、使用CO气体、N2气体和O2气体作为稀释气体进行蚀刻处理的情况下，评价上述CD移动值的面内均匀性。此时，使用如图1所示的等离子体蚀刻装置，在下面的处理条件下，改变处理气体向晶片W中心区域的供给流量和向周边区域的供给流量，对形成在晶片W上的被蚀刻膜(SiOC膜)进行蚀刻处理。在此对上述流量比C/E为2/4、2/2和2/6的情况进行评价。
<处理条件>
·处理压力6.65Pa(50mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，800W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，1400W此结果显示在图16中。由此可以确认，通过改变向周边区域供给C4F8气体的流量，使在晶片W周边区域的CD移动值有很大变化，由于C4F8气体向周边区域供给的流量大于向中心区域的流量，使上述CD移动值的面内均匀性得以提高。
由此可以理解，通过改变向中心区域和周边区域供给的处理气体的第一气体和第二气体的混合比，能够进行面内均匀性高的蚀刻处理。
(实施例11)在使用CHF3气体和CF4气体2种气体作为CF类气体，使用Ar气体和N2气体作为稀释气体进行第一蚀刻处理之后，然后使用C4F8气体作为CF类气体，使用Ar气体和N2气体作为稀释气体进行第二蚀刻处理的情况下，对如上所述的上部CD的面内均匀性进行评价。此时将以预定流量混合的处理气体导入图1所示的等离子体蚀刻装置中，在下面的处理条件下，改变向晶片W中心区域供给处理气体的流量和向周边区域供给处理气体的流量，对形成在晶片W上的抗蚀剂膜进行蚀刻处理。
<第一蚀刻处理的处理条件>
·CHF3气体、CF4气体、Ar气体、N2气体的流量比CHF3∶CF4∶Ar∶N2＝15∶15∶500∶80sccm·处理压力6.65Pa(50mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，800W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，1700W<第二蚀刻处理的处理条件>
·C4F8气体、Ar气体、N2气体的流量比C4F8∶Ar∶N2＝7∶950∶120sccm·处理压力6.65Pa(50mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，1200W
·第二高频电源65的频率和功率2MHz，1700W关于中心区域和周边区域的供给流量，对在第一蚀刻处理和第二蚀刻处理中，上述流量比C/E都是50/50的情况，以及在第一蚀刻处理中，上述流量比C/E是95/5，而在第二蚀刻处理中，上述流量比C/E是5/95的情况进行评价。
此结果显示在图17中。由此可以确认，对于上部CD，在第一蚀刻处理中向中心区域供给比较多，而在第二蚀刻处理中向周边区域供给比较多的情况下，中心区域和周边区域的差值小，上述CD在面内的均匀性良好。
如此在第一蚀刻处理中，由于使用混合有CHF3气体、CF4气体、Ar气体和N2气体的处理气体，按照供给碳原子数为2以下的第一气体的情况，向上述中心区域供给的处理气体的供给量比较多，而在第二蚀刻处理中，由于使用混合有C4F8气体、Ar气体以及N2气体的处理气体，按照供给碳原子数为3以上的第二气体的情况，通过向上述周边区域供给较多的处理气体，就能够确保良好的蚀刻特性。
(实施例12)使用C4F8气体和CF4气体作为CF类气体，使用N2气体和O2气体作为稀释气体，预先混合这些气体，在使用该混合后的处理气体进行蚀刻处理的情况下，对蚀刻速度的面内均匀性进行评价。此时利用图1所示的等离子体蚀刻装置，在下面的处理条件下，改变向上述气体供给面的中心区域供给处理气体的供给流量和向周边区域供给处理气体的供给流量，对在晶片W上形成的抗蚀剂膜进行蚀刻处理。
<处理条件>
·C4F8气体、CF4气体、N2气体、O2气体的流量比C4F8∶CF4∶N2∶O2＝6∶15∶120∶10sccm·处理压力6.65Pa(50mTorr)·第一高频电源61的频率和功率60MHz，800W·第二高频电源65的频率和功率2MHz，1400W在上述流量比C/E＝50/50的情况下和上述流量比C/E＝90/10的情况下，对中心区域和周边区域的供给流量进行评价。
此结果显示在图18中。由此可以确认，对于蚀刻速度，当向中心区域供给比较多的情况下，中心和周边的差别比较小，上述蚀刻速度在面内的均匀性良好。
这种情况就是供给第一气体和第二气体的混合气体的情况，可以确认，在由CF4气体供给的氟原子数多于由C4F8气体供给的氟原子数的情况下，只要按照供给CF4气体的情况，控制向中心区域和周边区域供给处理气体的流量即可。
在上面的本发明中，作为基板，除了半导体晶片W以外，还可以使用LCD玻璃基板和PDP基板之类的平板显示板中使用的玻璃基板等。而作为在本发明中使用的等离子体蚀刻装置，除了平行平板型等离子体蚀刻装置以外，可以使用有磁场RIE方式、ICP方式、ECR方式、螺旋波等离子体方式等。
权利要求
1.一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第一气体供给量，以中心区域多于周边区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
2.一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第二气体供给量，以周边区域多于中心区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
3.一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于在气体供给部的中心区域和周边区域内，第二气体与第一气体的混合比相同，当所述第一气体供给的卤素原子总数多于第二气体供给的卤素原子总数时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内混合气体的供给量，以中心区域多于周边区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，当所述第一气体供给的卤素原子总数少于第二气体供给的卤素原子总数时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内混合气体的供给量，以周边区域多于中心区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻处理。
4.如权利要求3所述的蚀刻方法，其特征在于将第一气体和第二气体的混合气体供给量，以中心区域多于周边区域或者周边区域多于中心区域的方式，从气体供给部供给处理气体的工序，是通过调节处理气体流量和稀释气体的处理气体稀释率中至少一方进行的。
5.一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于向气体供给部的中心区域，供给以第一混合比混合第一气体和第二气体得到的第一处理气体，向气体供给部的周边区域，供给以第二混合比混合第一气体和第二气体得到的第二处理气体，当所述第一气体供给的卤素原子总数多于第二气体供给的卤素原子总数时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内混合气体的供给量，以所述第一处理气体供给量多于所述第二处理气体供给量的方式，从该气体供给部供给气体，当所述第一气体供给的卤素原子总数少于第二气体供给的卤素原子总数时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内混合气体的供给量，以所述第一处理气体供给量少于所述第二处理气体供给量的方式，从该气体供给部供给气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
6.一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第一气体供给量，以中心区域多于周边区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第二气体供给量，以周边区域多于中心区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
7.一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于当气体供给部中心区域和周边区域内第一气体供给量相同时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第二气体供给量，以周边区域多于中心区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，当气体供给部中心区域和周边区域内第二气体供给量相同时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内的第一气体供给量，以中心区域多于周边区域的方式，从该气体供给部供给处理气体，同时对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
8.如权利要求1、6、7中任一项所述的蚀刻方法，其特征在于将所述第一气体供给量以中心区域多于周边区域的方式，从气体供给部供给处理气体的工序，是通过调节第一气体流量和稀释气体的第一气体稀释率中至少一方进行的。
9.如权利要求2、6、7中任一项所述的蚀刻方法，其特征在于将所述第二气体供给量以周边区域多于中心区域的方式，从气体供给部供给处理气体的工序，是通过调节第二气体流量和稀释气体的第二气体稀释率中至少一方进行的。
10.一种蚀刻方法，利用能够从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域独立地向基板供给处理气体的气体供给部、和含有1分子中碳原子数为2以下的碳和卤素的第一气体的处理气体以及含有1分子中碳原子数为3以上的碳和卤素的第二气体的处理气体，对基板的被蚀刻膜进行蚀刻，其特征在于当所述第一气体供给的卤素原子总数多于第二气体供给的卤素原子总数时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内卤素原子总数，以中心区域多于周边区域的方式，设定从该气体供给部供给的处理气体的组成和量，当所述第一气体供给的卤素原子总数少于第二气体供给的卤素原子总数时，将所述气体供给部的气体供给面在单位面积上单位时间内卤素原子总数，以周边区域多于中心区域的方式，设定从该气体供给部供给的处理气体的组成和量。
11.如权利要求1、3～8、10中任一项所述的蚀刻方法，其特征在于所述第一气体至少是CH2F2气体、CHF3气体、CF4气体、C2F6气体中的任一种。
12.如权利要求2～7、9、10中任一项所述的蚀刻方法，其特征在于所述第二气体至少是C3F8气体、C4F8气体、C4F6气体、C5F8气体中的任一种。
13.一种蚀刻装置，其特征在于，具有在内部设置有载置基板的载置台的处理容器；在所述处理容器内部与所述载置台相对设置，在与所述载置台相对的面上具有气体供给面的，用于从与基板中心区域相对的中心区域和与基板周边区域相对的周边区域、独立地向载置在该载置台上的基板供给含有碳和卤素的处理气体的气体供给部；用于调节所述处理容器内部压力的装置；用于在所述处理容器内部产生等离子体的装置；用于在所述气体供给部中调节供给的处理气体流量的装置；和控制所述各装置，使权利要求1～10的工序得以实施的控制部，该蚀刻装置将所述处理气体等离子化，并由该等离子体对基板的被蚀刻膜进行蚀刻。
全文摘要
本发明提供一种利用含有碳和卤素原子的气体进行蚀刻时，能够提高蚀刻处理在基板面内的均匀性的蚀刻方法。该方法从气体供给部(4)向晶片(W)供给含有1分子中碳原子数为2以下的碳和氟的第一气体的处理气体进行蚀刻时，以第一气体室(45)的供给量多于第二气体室(46)的供给量的方式供给处理气体，另外、向晶片(W)供给含有1分子中碳原子数为3以上的碳和氟的第二气体的处理气体进行蚀刻时，以第二气体室(46)的供给量多于第一气体室(45)的供给量的方式供给处理气体。该气体供给部(4)能够从与作为基板的半导体晶片(W)中心区域相对的第一气体室(45)和与晶片(W)周边区域相对的第二气体室(46)，独立地向晶片(W)供给处理气体。
文档编号H01J37/32GK1838387SQ20061006481
公开日2006年9月27日 申请日期2006年3月14日 优先权日2005年3月25日
发明者田原慈, 西野雅 申请人:东京毅力科创株式会社