等离子体蚀刻方法和等离子体蚀刻装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的各技术方案和实施方式涉及等离子体蚀刻方法和等离子体蚀刻装置。
【背景技术】
[0002]以往，在等离子体蚀刻装置中，将光致抗蚀剂作为掩模而进行蚀刻。在此，存在利用等离子体蚀刻装置来提高被用作掩模的光致抗蚀剂的特性的方法。例如，存在利用四氯化硅气体和甲烷气体中的至少一者的等离子体来将含硅堆积物作为保护层堆积在光致抗蚀剂上的方法。
[0003]专利文献1:日本特表2010 - 516059号公报
[0004]专利文献2:国际公开第2014/024833号
【发明内容】
_5] 发明要解决的问题
[0006]然而，在所述现有技术中，难以抑制由蚀刻形成的线条的粗糙且难以维持在蚀刻后残留的光致抗蚀剂的高度。因而，期望在抑制线条的粗糙的同时维持光致抗蚀剂的高度。_7] 用于解决问题的方案
[0008]本发明的一技术方案提供一种等离子体蚀刻方法，其包括堆积工序和蚀刻工序。在堆积工序中，利用含有四氯化硅气体、甲烷气体以及氢气的第I处理气体的等离子体将含有硅和碳的保护层堆积在由基底层和具有规定图案的光致抗蚀剂依次层叠而成的被处理体的所述光致抗蚀剂上。在蚀刻工序中，将堆积有所述保护层的所述光致抗蚀剂作为掩模并利用与所述第I处理气体不同的第2处理气体的等离子体来对所述基底层进行蚀刻。
[0009]发明的效果
[0010]采用本发明的各技术方案和实施方式，能实现抑制由蚀刻形成的线条的粗糙且能够维持在蚀刻后残留的光致抗蚀剂的高度的等离子体蚀刻方法和等离子体蚀刻装置。
【附图说明】
[0011]图1是表示第I实施方式的等离子体蚀刻装置的一个例子的剖视图。
[0012]图2是示意性表示配置在第I实施方式的等离子体蚀刻装置的腔室的周围的多极磁体的俯视剖视图。
[0013]图3是用于说明第I实施方式的等离子体蚀刻装置的分块磁体(日文:七夕' y y卜磁石)的旋转动作和此时的磁场变化的图。
[0014]图4是表示第I实施方式中的被处理体的构造的一个例子的剖视图。
[0015]图5是表示第I实施方式的等离子体蚀刻方法的流程的一个例子的图。
[0016]图6是表示比较例1、实施例1以及实施例2中的处理结果的图。
[0017]图7是表示比较例2和实施例1、3中的处理结果的图。
[0018]图8是表示比较例3、4和实施例1、4中的处理结果的图。
[0019]图9是表示比较例3、4和实施例1、4中的处理结果的图。
[0020]图10是表示比较例3、4和实施例1、4中的处理结果的图。
【具体实施方式】
[0021]以下，参照附图详细说明各种实施方式。此外，在各附图中，对于相同或等同的部分标注相同的附图标记。
[0022]本实施方式的等离子体处理方法的一例包括以下工序:堆积工序，在该堆积工序中，利用含有四氯化硅气体、甲烷气体以及氢气的第I处理气体的等离子体将含有硅和碳的保护层堆积在由基底层和具有规定图案的光致抗蚀剂依次层叠而成的被处理体的光致抗蚀剂上；以及蚀刻工序，在该蚀刻工序中，将堆积有保护层的光致抗蚀剂作为掩模并利用与第I处理气体不同的第2处理气体的等离子体来对基底层进行蚀刻。
[0023]另外，在本实施方式的等离子体处理方法的一例中，在堆积工序中，不对所述被处理体施加偏压。
[0024]另外，本实施方式的等离子体处理方法的一例在将所述保护层堆积在所述光致抗蚀剂上之后还包括固化工序，在该固化工序中，在对与所述被处理体相对地配置的、含有硅的上部电极施加了负的直流电压的状态下，利用含有氢气和非活性气体的第3处理气体的等离子体来使所述保护层固化，在所述蚀刻工序中，将堆积有固化了的所述保护层的所述光致抗蚀剂作为掩模并利用所述第2处理气体的等离子体来对所述基底层进行蚀刻。
[0025]另外，本实施方式的等离子体蚀刻装置的一例包括:腔室，其用于对被处理体进行等离子体蚀刻处理；排气部，其用于对腔室内进行减压；气体供给部，其用于向腔室内供给处理气体；以及控制部，其用于执行以下各工序:利用含有四氯化硅气体、甲烷气体以及氢气的第I处理气体的等离子体将含有硅和碳的保护层堆积在由基底层和具有规定图案的光致抗蚀剂依次层叠而成的被处理体的光致抗蚀剂上，将堆积有保护层的光致抗蚀剂作为掩模并利用与第I处理气体不同的第2处理气体的等离子体来对基底层进行蚀刻。
[0026]m I实施方式的等离子体蚀刻装置
[0027]图1是表示第I实施方式的等离子体蚀刻装置的一个例子的剖视图。在图1表示的例子中，作为等离子体蚀刻装置100而示出了平行平板型等离子体蚀刻装置。如图1所示，等离子体蚀刻装置100具有腔室(处理容器)I。腔室(处理容器)I气密地构成并呈由小径的上部Ia和大径的下部Ib构成的、带台阶的圆筒状，壁部由例如铝形成。
[0028]在腔室I内设有用于水平支承作为被处理体的晶圆W的支承工作台2。支承工作台2由例如铝形成，并借助绝缘板3支承于作为导体的支承台4。另外，在支承工作台2的上方的外周设有由例如Si形成的聚焦环(日文才一力只'J V夕' )5。支承工作台2和支承台4能够通过具有滚珠丝杠7的滚珠丝杠机构进行升降，支承台4的下方的驱动部分被不锈钢(SUS)制的波纹管8覆盖。在波纹管8的外侧设有波纹管罩9。此外，在聚焦环5的外侧设有挡板10，聚焦环5经由挡板10、支承台4、波纹管8而与腔室I导通。腔室I被接地。
[0029]在腔室I的下部Ib的侧壁上形成有排气端口 11，排气端口 11与排气系统12相连接。能够通过使排气系统12的真空栗工作而将腔室I的内部减压至规定的真空度。另一方面，在腔室I的下部Ib的侧壁上侧设有用于对晶圆W的输入输出口进行开闭的闸阀13。还将排气系统12称作“减压部”。
[0030]支承工作台2经由匹配器14与等离子体形成用的第I高频电源15相连接，自第I高频电源15向支承工作台2供给规定频率的高频电力。在与支承工作台2相对的上方，以与支承工作台2互相平行的方式设有后述的喷头20。喷头20与支承工作台2上的晶圆W相对地配置并形成与等离子体生成空间相接触的面、即相对面。喷头20被接地。支承工作台2和喷头20作为I对电极发挥功能。因此，以下，还将支承工作台2适当地称作“下部电极”，将喷头20适当地称作“上部电极”。
[0031]喷头20经由低通滤波器(LPF) 41与可变直流电源42电连接。该可变直流电源42能够利用通断开关43对供电和停止供电进行控制。可变直流电源42的电流、电压以及通断开关43的接通、断开均由后述的过程控制器50控制。在腔室I产生等离子体时，能够根据需要利用过程控制器50将通断开关43接通，从而向作为上部电极的喷头20施加规定的负的直流电压。
[0032]第I高频电源15的供电线经由匹配器25与第2高频电源26相连接。第2高频电源26用于供给比第I高频电源15的频率低的高频电力，与等离子体形成用的高频电力相叠加。
[0033]在支承工作台2的表面上设有用于以静电吸附的方式保持晶圆W的静电卡盘6。静电卡盘6以使电极6a设于绝缘体6b之间的方式构成，电极6a与直流电源16相连接。于是，通过自直流电源16向电极6a施加直流电压，从而利用静电力例如库仑力吸附晶圆W。
[0034]在支承工作台2的内部设有制冷剂室17，通过以将制冷剂经由制冷剂导入管17a导入到制冷剂室17中并将制冷剂自制冷剂排出管17b排出的方式进行循环，从而将制冷剂的冷热经由支承工作台2传导至晶圆W，由此将晶圆W的处理面控制为期望的温度。
[0035]另外，利用气体导入机构18将冷却气体经由气体供给管线19导入至静电卡盘6的表面与晶圆W的背面之间，以使得即使在利用排气系统12对腔室I进行排气而将腔室I保持为真空、也能够利用在制冷剂室17内循环的制冷剂将晶圆W有效地冷却。通过如此地导入冷却气体，能够将制冷剂的冷热有效地传递至晶圆W，从而能够提高晶圆W的冷却效率。作为冷却气体，能够使用例如He气体等。
[0036]喷头20以与支承工作台2相对的方式设于腔室I的顶壁部分。喷头20由含硅物质形成，例如由硅形成。喷头20在下表面上设有多个气体喷出孔22，并在上部具有气体导入部20a。另外，喷头20在内部形成有空间21。气体导入部20a与气体供给配管23a相连接，气体供给配管23a的另一端与处理气体供给系统23相连接，该处理气体供给系统23用于供给包括蚀刻气体和稀释气体的处理气体。还将处理气体供给系统23称作“气体供给部”。
[0037]这样的处理气体自处理气体供给系统23经由气体供给配管23a、气体导入部20a到达喷头20的空间21并自气体喷出孔22喷出。
[0038]在腔室I的上部Ia的周围，以同心圆状配置有多极磁体24，而在支承工作台2与喷头20之间的处理空间的周围形