專(zhuān)利名稱：基板處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基板處理方法，尤其涉及對(duì)依次層疊有處理對(duì)象層、 中間層和掩模層的基板進(jìn)行處理的基板處理方法。
背景技術(shù)：
已知，在硅基材上依次層疊有包含通過(guò)CVD處理等形成的雜質(zhì)的 氧化膜、例如TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate)膜，導(dǎo)電膜、例如TiN 膜，反射防止膜(BARC膜)以及光致抗蝕劑膜的半導(dǎo)體器件用的晶 片(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。光致抗蝕劑膜通過(guò)光刻法形成為規(guī)定的 圖案，在反射防止膜和導(dǎo)電膜的蝕刻時(shí)，發(fā)揮掩模層的功能。
近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體器件的小型化的進(jìn)展，需要更加細(xì)微地形成 上述晶片的表面上的電路圖案。為了形成這樣的細(xì)微的電路圖案，在 半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中，需要減小光致抗蝕劑膜中的圖案的最小尺 寸，需要在蝕刻對(duì)象膜上形成小尺寸的開(kāi)口部(通孔或溝槽)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)2006-190939號(hào)公報(bào)
但是，光致抗蝕劑膜上的圖案的最小尺寸受到光刻法中可顯影的 最小尺寸限制，但由于焦距不均勻等原因，在光刻法中可批量生產(chǎn)的 最小尺寸受到限制。例如，在光刻法中可批量生產(chǎn)的最小尺寸為大約 80nm。另一方面，滿足半導(dǎo)體裝置小型化要求的加工尺寸為30nm左 右。
這樣，半導(dǎo)體器件的小型化要求的尺寸日益變小，期望用于在蝕 刻對(duì)象的膜上形成滿足小型化要求的尺寸的開(kāi)口部。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基板處理方法，在處理對(duì)象基板的掩模膜或中間 膜上形成滿足半導(dǎo)體裝置小型化要求的尺寸的用于對(duì)蝕刻對(duì)象膜進(jìn)行 轉(zhuǎn)印的開(kāi)口部。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第一方面記載的基板處理方法，其 用于處理基板，該基板依次層疊有處理對(duì)象層、中間層和掩模層，并 且上述掩模層具有使上述中間層的一部分露出的開(kāi)口部，該基板處理
方法具有收縮蝕刻步驟，上述收縮蝕刻步驟為，通過(guò)由用通式CxHyFz 表示的沉積性氣體和SF6氣體的混合氣體生成的等離子體，使沉積物堆 積在上述掩模層的上述開(kāi)口部的側(cè)壁面，使上述開(kāi)口部的開(kāi)口寬度縮 小，并且蝕刻上述中間層，形成與上述縮小后的掩模層的開(kāi)口部對(duì)應(yīng) 的開(kāi)口部，其中，x、 y、 z是正整數(shù)。這里，C為碳，H為氫，F(xiàn)為氟。
第二方面的基板處理方法，其特征在于，在第一方面記載的基板 處理方法中，沉積性氣體為CH3F氣體。
第三方面的基板處理方法，其特征在于，在第一方面或第二方面 記載的基板處理方法中，沉積性氣體和SF6氣體的混合比為1:2 1:9。
第四方面的基板處理方法，其特征在于，在第三方面記載的基板 處理方法中，沉積性氣體和SF6氣體的混合比為1:4。
第五方面的基板處理方法，其特征在于，在第一至第四方面中任 一方面記載的基板處理方法中，在收縮蝕刻步驟中，向基板施加50W 至150W的偏置電力。
第六方面的基板處理方法，其特征在于，在第一至第五方面中任 一方面記載的基板處理方法中，收縮蝕刻步驟中的處理時(shí)間為1分鐘 至2分鐘。
第七方面的基板處理方法，其特征在于，在第一至第六方面中任 一方面記載的基板處理方法中，在收縮蝕刻步驟中，將收容基板的腔 室內(nèi)壓力調(diào)整為1.3Pa (lOmTorr)至6.5Pa (50mTorr)。
第八方面的基板處理方法，其特征在于，在第一至第七方面中任 一方面記載的基板處理方法中，在收縮蝕刻步驟中，被蝕刻的中間層 是層疊在掩模層的下方的反射防止膜。
根據(jù)本發(fā)明第一方面記載的基板處理方法，通過(guò)由用通式CxHyFz (x、 y、 z是正整數(shù))表示的沉積性氣體和SF6氣體的混合氣體生成的 等離子體使沉積物堆積在掩模層的開(kāi)口部的側(cè)壁面，使開(kāi)口部的開(kāi)口 寬度縮小，并且蝕刻中間層，形成與縮小后的掩模層的開(kāi)口部對(duì)應(yīng)的 開(kāi)口部，所以在掩模層和中間層能夠形成具有滿足半導(dǎo)體器件的小型化要求的尺寸的開(kāi)口寬度并用于轉(zhuǎn)印到蝕刻對(duì)象膜的開(kāi)口圖案。
根據(jù)第二方面記載的基板處理方法，由于使用CH3F氣體作為沉積性氣體，所以能夠使沉積物堆積在掩模層的開(kāi)口部的側(cè)壁面和蝕刻后的中間層的開(kāi)口部側(cè)壁面，能夠縮小開(kāi)口寬度。
根據(jù)第三方面記載的基板處理方法，由于使沉積性氣體和SF6氣體的混合比為1:2 1:9，所以能夠通過(guò)沉積性氣體的開(kāi)口寬度縮小(收縮)效果和SF6氣體的蝕刻效果的協(xié)同作用對(duì)中間層進(jìn)行蝕刻，并且能夠縮小掩模層的開(kāi)口部和中間層上形成的開(kāi)口部的開(kāi)口寬度。另外，通過(guò)由SF6氣體引起的S類(lèi)生成物的堆積，能夠避免開(kāi)口部側(cè)壁面或
者掩模層上表面的粗糙，從而保持平滑性。
根據(jù)第四方面記載的基板處理方法，能夠?qū)⒊练e性氣體的收縮效果和SF6氣體的蝕刻效果的調(diào)和維持在最佳狀態(tài)。
根據(jù)第五方面記載的基板處理方法，在收縮蝕刻步驟中，通過(guò)向基板施加50W至150W的偏置電力，能夠有效地進(jìn)行對(duì)開(kāi)口部側(cè)壁面的沉積物附著。
根據(jù)第六方面記載的基板處理方法，由于使收縮蝕刻步驟中的處理時(shí)間為1分鐘至2分鐘，所以能夠按照必須的最小限度的處理時(shí)間在掩模層和中間層形成縮小后的開(kāi)口寬度的開(kāi)口部。
根據(jù)第七方面記載的基板處理方法，由于在收縮蝕刻步驟中，將收容基板的腔室內(nèi)壓力調(diào)整為1.3Pa (lOmTorr)至6.5Pa (50mTorr)，所以能夠得到抑制基板表面的粗糙和磨損的效果。
根據(jù)第八方面記載的基板處理方法，由于在收縮蝕刻步驟中，被蝕刻的中間層是層疊在掩模層的下方的反射防止膜，所以能夠在反射防止膜上形成與掩模層同樣的滿足半導(dǎo)體器件的小型化要求的開(kāi)口部。


圖1是概略地表示實(shí)施本實(shí)施方式的基板處理方法的基板處理系統(tǒng)的平面圖。
圖2是表示沿著圖i的線n-n的截面圖。
圖3是概略地表示在圖1的基板處理系統(tǒng)中的實(shí)施等離子體處理的半導(dǎo)體晶片的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的基板處理方法的工程圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的基板處理方法的工程圖。符號(hào)說(shuō)明
10:基板處理系統(tǒng)12、 13、 14:工藝模塊
50:硅基材51: SiN膜
52:反射防止膜(BARC膜)
53:光致抗蝕劑膜54:開(kāi)口部55:沉積物
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)敘述。首先，對(duì)執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式中的基板處理方法的基板處理系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。該基板處理系統(tǒng)包括多個(gè)工藝模塊，該多個(gè)工藝模塊構(gòu)
成為對(duì)作為基板的半導(dǎo)體晶片w (以下簡(jiǎn)稱為"晶片w")實(shí)施使用
等離子體的蝕刻處理、灰化處理。
圖1是概略地表示執(zhí)行本實(shí)施方式的基板處理方法的基板處理系統(tǒng)的平面圖。
在圖1中，基板處理系統(tǒng)10具備俯視呈六角形的轉(zhuǎn)移模塊
(transfer module) 11;與該轉(zhuǎn)移模塊11的一個(gè)側(cè)面連接的兩個(gè)工藝模塊12、 13;以與該兩個(gè)工藝模塊12和13相對(duì)的方式與轉(zhuǎn)移模塊11的另一個(gè)側(cè)面連接的兩個(gè)工藝模塊14、 15;與工藝模塊13相鄰且與轉(zhuǎn)移模塊11連接的工藝模塊16;與工藝模塊15相鄰且與轉(zhuǎn)移模塊11連接
的工藝模塊17;作為矩形狀的搬送室的負(fù)載模塊18;配置在轉(zhuǎn)移模塊
11和負(fù)載模塊18之間且連結(jié)上述它們的兩個(gè)負(fù)載鎖定模塊19和20。
轉(zhuǎn)移模塊11具有配置在其內(nèi)部的屈伸和旋轉(zhuǎn)自如的搬送臂21，該搬送臂21位于工藝模塊12 17和負(fù)載鎖定模塊19、 20之間，搬送晶片W。工藝模塊12具有收容晶片W的處理室容器(腔室)，向該腔室內(nèi)部導(dǎo)入作為處理氣體的CF類(lèi)沉積性氣體、例如CHF3氣體以及鹵素氣體、例如SF6氣體的混合氣體，在腔室內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)，從而，從導(dǎo)入的處理氣體產(chǎn)生等離子體，通過(guò)該等離子體對(duì)晶片W進(jìn)行蝕刻處理。
圖2為沿著圖i中的線n-n的截面圖。
在圖2中，工藝模塊12具有處理室(腔室)22、配置在該腔室22內(nèi)的晶片W的載置臺(tái)23、在腔室22上方以與載置臺(tái)23相對(duì)的方式配置的噴淋頭24、排出腔室22內(nèi)氣體等的TMP (Turbo MolecularPump:渦輪分子泵25)、配置在腔室22與TMP25之間且控制腔室22內(nèi)的壓力的作為可變式蝶形閥的APC (Adaptive Pressure Control)閥26。
在載置臺(tái)23上經(jīng)由匹配器(Matcher) 28連接有高頻電源27，高頻電源27向載置臺(tái)23供給高頻電力。由此，載置臺(tái)23作為下部電極發(fā)揮作用。另外，匹配器28降低來(lái)自載置臺(tái)23的高頻電力的反射，使得對(duì)于載置臺(tái)23的高頻電力的供給效率最大。載置臺(tái)23向處理空間S施加從高頻電源27供給的高頻電力。
噴淋頭24由圓板狀的氣體供給部30構(gòu)成，氣體供給部30具有緩沖室32，緩沖室32經(jīng)由氣體通氣孔34與腔室22內(nèi)連通。
緩沖室32與CHF3氣體供給系統(tǒng)和SF6氣體供給系統(tǒng)(兩者都沒(méi)有圖示)連接。CHF3氣體供給系統(tǒng)向緩沖室32供給CHF3氣體。另外，SF6氣體供給系統(tǒng)向緩沖室32供給SF6氣體。供給的CHF3氣體和SF6氣體經(jīng)由氣體通氣孔34被供給至腔室22內(nèi)。
在噴淋頭24上經(jīng)由匹配器36連接有高頻電源35，該高頻電源35向噴淋頭24供給高頻電力。由此，噴淋頭24作為上部電極發(fā)揮作用。另外，匹配器36具有與匹配器28相同的功能。噴淋頭24向處理空間S施加從高頻電源35供給的高頻電力。
在該工藝模塊12的腔室22內(nèi)，如上所述，通過(guò)載置臺(tái)23和噴淋頭24向著處理空間S施加高頻電力，從噴淋頭24向處理空間S供給的處理氣體形成高密度等離子體，產(chǎn)生離子或自由基，執(zhí)行后述的收縮蝕刻(shrink etching)步驟。
返回到圖1，工藝模塊13具有收容在工藝模塊12中實(shí)施過(guò)收縮蝕刻的晶片W的處理室(腔室)，向該腔室內(nèi)部導(dǎo)入Ar氣體/N2氣體/SF6 氣體/CH3F氣體的混合氣體作為處理氣體，通過(guò)在腔室內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)從 導(dǎo)入的處理氣體產(chǎn)生等離子體，通過(guò)該等離子體對(duì)晶片W實(shí)施蝕刻處 理。此外，工藝模塊13與工藝模塊12具有同樣的結(jié)構(gòu)，具備Ar氣體 供給系統(tǒng)、N2氣體供給系統(tǒng)、SF6氣體供給系統(tǒng)和CH3F氣體供給系統(tǒng) (都在圖中予以省略)。
工藝模塊14具有收容在工藝模塊13中實(shí)施過(guò)蝕刻處理的晶片W 的處理室(腔室)，在該腔室內(nèi)導(dǎo)入02氣體作為處理氣體，通過(guò)在腔 室內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)，從導(dǎo)入的處理氣體產(chǎn)生等離子體，通過(guò)該等離子體 對(duì)晶片W實(shí)施灰化處理。此外，工藝模塊14也具有與工藝模塊12相 同的結(jié)構(gòu)，并且代替由與各中氣體供給系統(tǒng)連接的氣體供給部30構(gòu)成 的噴淋頭24，具備只由02氣體供給系統(tǒng)連接在緩沖室上的圓板狀的氣 體供給部構(gòu)成的噴淋頭(都沒(méi)有圖示)。
轉(zhuǎn)移模塊ll、工藝模塊12 17的內(nèi)部被維持在減壓狀態(tài)，轉(zhuǎn)移模 塊11和工藝模塊12 17的各個(gè)經(jīng)由真空閘閥12a 17a連接。
在基板處理系統(tǒng)10中，裝載模塊18的內(nèi)部壓力被維持在大氣壓， 另一方面，轉(zhuǎn)移模塊ll的內(nèi)部壓力被維持在真空。因此，各負(fù)載鎖定 模塊19、 20在各自與轉(zhuǎn)移模塊11的連接部具備真空閘閥19a、 20a， 并且在與裝載模塊18的連接部具有大氣門(mén)閥19b、 20b，由此，構(gòu)成為 能夠調(diào)整其內(nèi)部壓力真空預(yù)備搬送室。另外，各負(fù)載鎖定模塊19、 20 具有用于暫時(shí)載置在裝載模塊18和轉(zhuǎn)移模塊11之間交接的晶片W的 晶片載置臺(tái)19c、 20c。
在裝載模塊18上，除負(fù)載鎖定模塊19、 20之外，還連接有分別 載置例如作為收容25片晶片W的容器的前開(kāi)式晶片盒(Frcnt Opening UnifiedPod) 37的例如三個(gè)前開(kāi)式晶片盒載置臺(tái)38;和對(duì)從前開(kāi)式晶 片盒37搬出的晶片W的位置進(jìn)行預(yù)對(duì)準(zhǔn)的定位器39。
負(fù)載鎖定模塊19、 20與沿著負(fù)載模塊18的長(zhǎng)邊方向的側(cè)壁連接， 并且?jiàn)A著負(fù)載模塊18與三個(gè)前開(kāi)式晶片盒載置臺(tái)38相對(duì)配置，定位 器39配置在負(fù)載模塊18的長(zhǎng)邊方向的一端。
負(fù)載模塊18具有被配置在內(nèi)部的，搬送晶片W的多關(guān)節(jié)型雙 臂式搬送臂40，和以與各前開(kāi)式晶片盒載置臺(tái)38對(duì)應(yīng)的方式配置在側(cè)壁的作為晶片W的投入口的三個(gè)負(fù)載端口 41。搬送臂40經(jīng)由負(fù)載端 口 41從載置到前開(kāi)式晶片盒載置臺(tái)38上的前開(kāi)式晶片盒37取出晶片 W，向負(fù)載鎖定模塊19、 20或定位器39搬入搬出該取出的晶片W。
另外，基板處理系統(tǒng)10具備在負(fù)載模塊18的長(zhǎng)邊方向的一端 配置的操作面板42。操作面板42具有由例如LCD (Liquid Crystal Display)構(gòu)成的顯示部，該顯示部顯示基板處理系統(tǒng)10的各構(gòu)成元素 的動(dòng)作狀況。
圖3是概略地表示圖1的基板處理系統(tǒng)中實(shí)施過(guò)等離子體處理的 半導(dǎo)體晶片的結(jié)構(gòu)的截面圖。
在圖3中，晶片W具有作為形成在硅基材50的表面上的處理對(duì) 象層的氮化硅(SiN)膜51、形成在SiN膜51上的反射防止膜(BARC 膜)52和形成在反射防止膜52上的光致抗蝕劑膜(掩模層)53。
硅基材50是由硅構(gòu)成的圓板狀的薄板，例如，通過(guò)實(shí)施CVD處 理在表面形成有SiN膜51。在SiN膜51上，通過(guò)例如涂敷處理形成反 射防止膜52。反射防止膜52由高分子樹(shù)脂構(gòu)成，防止透過(guò)光致抗蝕劑 膜53后的ArF受激準(zhǔn)分子激光被SiN膜51反射，再到達(dá)光致抗蝕劑 膜53，其中，該高分子樹(shù)脂包含吸收某種特定波長(zhǎng)的光，例如向光致 抗蝕劑膜53照射的ArF受激準(zhǔn)分子激光的色素。使用例如旋轉(zhuǎn)涂敷器 (省略圖示)在反射防止膜52上形成光致抗蝕劑膜53。光致抗蝕劑膜 53由正型感光性樹(shù)脂構(gòu)成，如果被ArF受激準(zhǔn)分子激光照射則變性為 堿可溶性。
對(duì)于上述結(jié)構(gòu)的晶片W，與翻轉(zhuǎn)規(guī)定圖案后的圖案對(duì)應(yīng)的ArF受 激準(zhǔn)分子激光通過(guò)分級(jí)器(stepper)(省略圖示)照射光致抗蝕劑膜53， 光致抗蝕劑膜53的由ArF受激準(zhǔn)分子激光照射的部分變質(zhì)成具有堿可 溶性。之后，強(qiáng)堿性顯影液滴落到光致抗蝕劑膜53上，除去變質(zhì)成具 有堿可溶性的部分。由此，由于從光致抗蝕劑膜53除去與翻轉(zhuǎn)規(guī)定圖 案后的圖案對(duì)應(yīng)的部分，因此，在晶片W上呈現(xiàn)出規(guī)定的圖案，例如， 在形成通孔的位置上殘留具有開(kāi)口部54的光致抗蝕劑膜53。
但是，為了滿足半導(dǎo)體器件的小型化的要求，有必要在蝕刻對(duì)象 膜上形成小尺寸、具體來(lái)講寬度(CD (Critical Dimension)值)是30nm 左右的開(kāi)口部(通孔或溝槽)。然而，通過(guò)光刻法能夠量產(chǎn)的最小尺寸為例如80nm左右，所以，在晶片W的蝕刻處理中，難于在蝕刻對(duì)象 膜上形成滿足半導(dǎo)體器件的小型化要求的開(kāi)口寬度的開(kāi)口部。
本發(fā)明的發(fā)明者為了找出在晶片W上形成滿足上述半導(dǎo)體器件的 小型化要求的開(kāi)口寬度的開(kāi)口部，在進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在作為處 理對(duì)象層的例如SiN膜51、反射防止膜52、具有使得反射防止膜52 的一部分露出的開(kāi)口部54的光致抗蝕劑膜53依次層疊在硅基材50上 的晶片W中，使用CF類(lèi)的沉積性氣體(CxHyFz，這里x、 y、 z是正 的整數(shù))和SF6氣體的混合氣體，實(shí)施等離子體處理，由此，在設(shè)置在 光致抗蝕劑膜53上的開(kāi)口寬度大約80nm的開(kāi)口部54的側(cè)壁面上堆積 沉積物，開(kāi)口寬度變窄(被收縮)，同時(shí)蝕刻反射防止膜52，能夠形成 與收縮后的光致抗蝕劑膜53的開(kāi)口寬度具有同樣的開(kāi)口寬度的開(kāi)口 部，從而得到本發(fā)明。
這里，所謂沉積性氣體是指具有下述功能的氣體，即，通過(guò)使用 該氣體的等離子體處理，在例如作為掩模層的光致抗蝕劑膜53的開(kāi)口 部54的側(cè)壁面堆積沉積物55，使得開(kāi)口寬度縮小的功能。
下面，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
該基板處理方法通過(guò)使得基于等離子體處理的沉積物附著在開(kāi)口 部54的側(cè)壁面而使得形成在晶片W的光致抗蝕劑膜53上的開(kāi)口部54 的開(kāi)口寬度縮小，并且具有對(duì)于作為中間層的反射防止膜52進(jìn)行蝕刻 的收縮蝕刻步驟。
圖4及圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的基板處理方法的工程圖。
在圖4中，首先，準(zhǔn)備在硅基材50上依次層疊有作為處理對(duì)象層 的SiN膜51、反射防止膜(BARC膜)52及光致抗蝕劑膜53的晶片 W(圖4(A))。在光致抗蝕劑膜53上設(shè)置有開(kāi)口部54，開(kāi)口部54的 開(kāi)口寬度為例如83nm。光致抗蝕劑膜53及反射防止膜52的合計(jì)厚度 為例如198nm。將該晶片W搬入工藝模塊12 (參照?qǐng)D2)的腔室22 內(nèi)，載置在載置臺(tái)23上。
接著，通過(guò)APC閥26等將腔室22內(nèi)的壓力設(shè)定在例如3.3Pa (25mTorr)。另外，將晶片W的溫度設(shè)定在例如80°C 。于是，從噴淋 頭24的氣體供給部30按照流量100 300sccm優(yōu)選200sccm向腔室22 內(nèi)供給CH3F氣體，并且，按照流量700 900sccm優(yōu)選800sccm向腔室22內(nèi)供給SF6氣體。于是，在向載置臺(tái)23上供給100W的高頻電力 的同時(shí)，向噴淋頭24供給600W的高頻電力。這時(shí)，CH3F氣體和SF6 氣體被施加到處理空間S的高頻電力激勵(lì)，成為等離子體，產(chǎn)生離子 或者自由基(圖4 (B))。這些離子或自由基與光致抗蝕劑膜53的表 面及開(kāi)口部54的內(nèi)壁面以及反射防止膜52上的沒(méi)有被光致抗蝕劑膜 53覆蓋的部分相沖突，發(fā)生反應(yīng)，在該部分堆積沉積物55，并且對(duì)于 反射防止膜52的該部分進(jìn)行蝕刻。
由此，在光致抗蝕劑膜53的開(kāi)口部54的開(kāi)口寬度縮小的同時(shí)， 蝕刻反射防止膜52，在該反射防止膜52上形成與光致抗蝕劑膜53的 開(kāi)口寬度縮小后的開(kāi)口部同樣的開(kāi)口部。這時(shí)，沉積物55也堆積在反 射防止膜52的幵口部的側(cè)壁面(圖4 (C))。
沉積物55的厚度從處理開(kāi)始時(shí)逐漸變厚，在處理開(kāi)始90秒后， 成為例如32nm (開(kāi)口寬度51nm)。通過(guò)該收縮蝕刻步驟，光致抗蝕 劑膜53的開(kāi)口部54的開(kāi)口寬度從83nm縮小至51nm，同樣的開(kāi)口寬 度的開(kāi)口部形成在反射防止膜52上。收縮蝕刻步驟結(jié)束后的光致抗蝕 劑膜53和反射防止膜52的合計(jì)厚度為163nm，光致抗蝕劑膜53的厚 度變薄為35nm左右。
接著，通過(guò)收縮蝕刻步驟，對(duì)于包括具有開(kāi)口寬度縮小為51nm的 開(kāi)口部54的光致抗蝕劑膜53和反射防止膜52的晶片W，實(shí)施將開(kāi)口 部轉(zhuǎn)印到作為處理對(duì)象層的SiN膜51上的SiN蝕刻步驟。
艮P，將開(kāi)口部54的開(kāi)口寬度縮小為51nm的晶片W從工藝模塊 12的腔室22內(nèi)搬出，經(jīng)由轉(zhuǎn)移模塊11搬入到工藝模塊13的腔室內(nèi)， 載置在載置臺(tái)上。之后，通過(guò)APC閥26等，將工藝模塊13的腔室22 內(nèi)的壓力設(shè)定在例如3.3Pa (25mTorr)，將晶片W的溫度設(shè)定在例如 80°C，從噴淋頭24的氣體供給部30將按照流量比例如為3: 1混合 Ar氣體和N2氣體后的混合氣體按照流量例如800sccm (Ar氣體 600sccm， N2氣體200sccm)供給到腔室22內(nèi)，并且，將按照流量比 例如1: 2混合CH3F氣體和SF6氣體后的混合氣體按照流量例如 300sccm (CH3F氣體100sccm， SFs氣體200sccm)供給腔室22內(nèi)。 于是，在向載置臺(tái)23供給600W的高頻電力的同時(shí)，向噴淋頭24供 給200W的高頻電力。這時(shí)，Ar氣體和N2氣體后的混合氣體以及CH3F氣體和SF6氣體后的混合氣體被施加到處理空間S的高頻電力成為等 離子體，產(chǎn)生離子或者自由基(圖4 (D))。
這些離子或自由基與SiN膜51的反射防止膜52、光致抗蝕劑膜 53以及沒(méi)有被堆積在其表面的沉積物55覆蓋的部分相沖突，進(jìn)行反 應(yīng)，對(duì)SiN膜51的該部分進(jìn)行蝕刻(圖5 (A))。 SiN膜51被蝕刻至 露出硅基材50。這時(shí)，開(kāi)始處理60秒后的SiN膜51中的開(kāi)口部54 的上部開(kāi)口寬度為28nm，下部開(kāi)口寬度為16nm。另外，光致抗蝕劑 膜53和反射防止膜52的合計(jì)的厚度為44nm，光致抗蝕劑膜53的厚 度變的很薄。
這樣，從工藝模塊13的腔室22內(nèi)搬出轉(zhuǎn)印有開(kāi)口部54的晶片W, 該開(kāi)口部54為形成在SiN膜51、光致抗蝕劑膜53上，通過(guò)收縮蝕刻 步驟將其開(kāi)口寬度縮小的開(kāi)口部，經(jīng)由轉(zhuǎn)移模塊11將該晶片搬入工藝 模塊14的腔室內(nèi)，載置在載置臺(tái)上。
接著，通過(guò)APC閥等將腔室22內(nèi)的壓力設(shè)定在1.3X10Pa (100mTorr)。于是，在將晶片W的溫度設(shè)定在例如8(TC之后，從噴 淋頭的氣體供給部30按照流量374sccm向腔室內(nèi)供給02氣體。于是， 在向載置臺(tái)23上供給0 30W的高頻電力的同時(shí)，向噴淋頭24上供 給600W的高頻電力。這時(shí)，02氣體通過(guò)施加在處理空間S的高頻電 力成為等離子體，產(chǎn)生離子或者自由基(圖5 (B))。通過(guò)產(chǎn)生的離子 或者自由基對(duì)于層疊在SiN膜51上的反射防止膜52和光致抗蝕劑膜 53以及堆積在該光致抗蝕劑膜53和反射防止膜52的開(kāi)口部54的側(cè)壁 面上的沉積物55進(jìn)行灰化處理。由此，層疊在SiN膜51上的反射防 止膜52、光致抗蝕劑膜53以及堆積在開(kāi)口部54的側(cè)壁面和光致抗蝕 劑膜53的上表面的沉積物55被除去(圖5 (C))。
灰化處理開(kāi)始20 90秒后的晶片W上的SiN膜51的開(kāi)口部54 的上部開(kāi)口寬度為29nm，下部開(kāi)口寬度為18nm。之后，將晶片W從 工藝模塊14的腔室搬出，結(jié)束本處理。
根據(jù)本實(shí)施方式，在收縮蝕刻步驟中，使用作為沉積性氣體的 CH3F氣體和SF6氣體的混合氣體實(shí)施等離子體處理，由此，通過(guò)基于 CH3F氣體的沉積物堆積的收縮效果和基于SFs氣體的反射防止膜52 的蝕刻效果的協(xié)同作用，對(duì)開(kāi)口部54進(jìn)行收縮，能夠在反射防止膜52上形成與收縮后的開(kāi)口部的開(kāi)口寬度相同的開(kāi)口寬度的開(kāi)口部。
在本實(shí)施方式中，由于作為反應(yīng)氣體使用在作為沉積性氣體的
CH3F氣體中混合SF6氣體后的混合氣體，所以在只用CH3F氣體較難 縮小的開(kāi)口寬度時(shí)的沉積物堆積量的控制變得容易，能夠進(jìn)行良好的 收縮。另外，由于沒(méi)有必要使用HBr等的腐蝕性氣體，所以容易處理， 能夠避免基板處理系統(tǒng)中的各部分的腐蝕、損傷。
在本實(shí)施方式中，作為沉積性氣體的CH3F氣體的供給量?jī)?yōu)選為 100 300sccm， SF6氣體的供給量?jī)?yōu)選為700 900sccm。即，CH3F氣 體和SF6氣體的流量比優(yōu)選為1:2 L9，尤其優(yōu)選為1:4。
SF6氣體的流量比如果過(guò)小則不能夠充分得到反射防止膜52的蝕 刻效果，如果過(guò)大則反射防止膜的蝕刻效果過(guò)大，不能夠充分得到基 于沉積物堆積的收縮效果。另一方面，CH3F氣體的流量比如果過(guò)小則 沉積物的堆積不充分，不能夠得到充分的收縮效果，如果過(guò)大，則沉 積物的堆積量變多，會(huì)阻塞開(kāi)口部的入口，不能夠得到充分的收縮效 果和蝕刻效果。只要CH3F氣體和SF6氣體的流量比為上述范圍內(nèi)，通 過(guò)SF6的蝕刻效果離子或自由基就能夠到達(dá)反射防止膜52的下方，能 夠形成基于蝕刻的開(kāi)口部，并且在開(kāi)口部的底部側(cè)壁面也容易堆積沉 積物55，能夠得到良好的收縮和蝕刻效果。
SF6氣體由于氟含有率大，被考慮為發(fā)現(xiàn)蝕刻效果用的氣體，但是 由于其具有硫(S)，存在基于S類(lèi)反應(yīng)生成物的沉積物附著作用，由 此，發(fā)揮防止收縮后的開(kāi)口部的側(cè)壁面以及光致抗蝕劑膜53上表面的 粗糙和磨損而使之平滑的平滑效果。因而，在作為隨后工序的SiN蝕 刻步驟中，開(kāi)口部截面形狀的例如圓度提高，能夠忠實(shí)地轉(zhuǎn)印開(kāi)口部 的截面形狀。此外，如果光致抗蝕劑膜53或者反射防止膜52的表面 或者開(kāi)口部側(cè)壁面粗糙，則通過(guò)作為隨后步驟的SiN蝕刻步驟能夠形 成正確截面形狀的開(kāi)口部。
另一方面，CH3F氣體利用基于沉積物附著的收縮效果，能夠起到 控制基于SF6氣體的反射防止膜52的蝕刻量的作用。
此外，在收縮蝕刻步驟中，通過(guò)不改變反應(yīng)氣體種類(lèi)而調(diào)整施加 到載置于載置臺(tái)23的晶片W的偏壓電力，也能夠調(diào)整反射防止膜52 上的蝕刻量。在本實(shí)施方式中，收縮蝕刻步驟中的偏壓電力優(yōu)選為50W 150W。如果偏壓電力為不足50W，則對(duì)于開(kāi)口部側(cè)壁面的沉積物附著 不充分。另一方面，如果偏壓電力超過(guò)150W，則通過(guò)濺鍍光致抗蝕劑 膜54容易變粗糙?；逄幚頊囟葲](méi)有特別的限定，但是實(shí)際應(yīng)用上優(yōu) 選室溫例如20°C 100°C。
在本實(shí)施方式中，收縮蝕刻步驟的處理時(shí)間為例如1分鐘 2分 鐘。沉積物附著速度和反射防止膜52的蝕刻速度在處理開(kāi)始時(shí)最快， 之后，逐漸變慢，兩分鐘后幾乎收斂。
在本實(shí)施方式中，收縮蝕刻步驟的腔室內(nèi)壓力優(yōu)選為1.3Pa (lOmTorr)至6.6Pa (50mTorr)。處理壓力如果過(guò)低，則基板表面容 易粗糙。另一方面，如果處理壓力過(guò)高，則基板表面易于磨損。
根據(jù)本實(shí)施方式，在SiN蝕刻步驟中，由于使用Ar、 N2、 CH3F 及SF6的混合氣體，所以具有相對(duì)于光致抗蝕劑膜53高的選擇比，能 夠一邊縮小光致抗蝕劑膜53和反射防止膜52的開(kāi)口部的開(kāi)口寬度， 一邊蝕刻SiN膜。因此，沒(méi)有必要多級(jí)設(shè)置收縮步驟。即，通過(guò)收縮 蝕刻步驟和之后的SiN蝕刻步驟能夠充分地收縮開(kāi)口部54的開(kāi)口寬 度，能夠形成滿足半導(dǎo)體器件的小型化要求的尺寸的開(kāi)口寬度的開(kāi)口 部。
優(yōu)選，SiN蝕刻步驟中的Ar氣體的流量為300 900sccm， N2氣體 的流量為100 300sccm， CH3F氣體的流量為50 150sccm， SF6氣體 的流量為100 300sccm。 g卩，SiN蝕刻步驟中的Ar氣體N2氣體CH3F 氣體SF6氣體的流量比為例如6:2:1:2。
這里，SiN膜51的蝕刻主要通過(guò)Ar氣體進(jìn)行。CH3F氣體能夠起 到通過(guò)使沉積物堆積來(lái)控制基于Ar氣體的蝕刻速度的效果(選擇性)。 SF6氣體發(fā)揮防止蝕刻后的開(kāi)口部壁面的粗糙和磨損的功能，并且能夠 抵消或者控制基于CH3F氣體的沉積物附著量。因此，只要沒(méi)有必要抵 消基于CH3F氣體的沉積物附著量就能夠省略SF6氣體的導(dǎo)入。N2氣體 控制基于CH3F氣體的沉積物附著量。
根據(jù)本實(shí)施方式，在收縮蝕刻步驟中，能夠在縮小光致抗蝕劑膜 53的開(kāi)口部的開(kāi)口寬度的同時(shí)，在反射防止膜52上形成與縮小后的開(kāi) 口部對(duì)應(yīng)的開(kāi)口寬度的開(kāi)口部。另外，之后，通過(guò)執(zhí)行SiN蝕刻步驟，能夠收縮作為當(dāng)初的80nrn的開(kāi)口寬度的開(kāi)口部54，并且轉(zhuǎn)印到SiN 膜51，能夠?qū)㈤_(kāi)口部54的上部開(kāi)口寬度29nm、下部開(kāi)口寬度18nm 的開(kāi)口部轉(zhuǎn)印、形成到SiN膜51上。
在本實(shí)施方式中，對(duì)于處理對(duì)象膜是SiN膜51的情況進(jìn)行了說(shuō)明， 但是處理對(duì)象膜并不限定于此，其能夠是TiN膜或者其他的膜。另外， 作為中間層雖然對(duì)于適用反射防止膜52的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是中間 層并不限定于反射防止膜。
在上述的各實(shí)施方式中，被實(shí)施等離子體處理的基板并不限定于 半導(dǎo)體器件用的晶片，也可以是LCD(Liquid Crystal Display)或者FPD (Flat Panel Display)等中使用的各種基板，或者光掩模，CD基板， 印刷基板等。
另外，本發(fā)明的目的是通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)的，將存儲(chǔ)有實(shí)現(xiàn)上述 各實(shí)施方式的功能的軟件的程序編碼的存儲(chǔ)介質(zhì)供給到系統(tǒng)或者裝 置，該系統(tǒng)或者裝置的計(jì)算機(jī)(或者CPU和MPU等)讀出存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)介質(zhì)中的程序編碼，從而執(zhí)行，以達(dá)到上述目的。
在這種情況下，從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的程序編碼本身實(shí)現(xiàn)上述各實(shí)施 方式的功能，該程序編碼和存儲(chǔ)有該程序編碼的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成本發(fā)明。
此外，作為用于供給程序編碼的存儲(chǔ)介質(zhì)，例如，能夠使用軟(注 冊(cè)商標(biāo))盤(pán)、硬盤(pán)、光磁盤(pán)、CD-ROM、 CD-R、 CD-RW、 DVD-ROM、 DVD-RAM、 DVD-RW、 DVD+RW等的光盤(pán)、磁盤(pán)、非易失性存儲(chǔ)卡、 ROM等。另外，也可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)下載程序編碼。
另外，也包括下述情況通過(guò)執(zhí)行由計(jì)算機(jī)讀出的程序編碼，不 僅能夠?qū)崿F(xiàn)上述各實(shí)施方式的功能，還能夠基于該程序編碼的指示， 由在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的OS (operating system:操作系統(tǒng))等進(jìn)行部分或 全部實(shí)際處理，通過(guò)該處理實(shí)現(xiàn)上述各實(shí)施方式的功能。
此外，還包括下述情況將從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的程序編碼寫(xiě)入存儲(chǔ) 器，其中，該存儲(chǔ)器設(shè)在插入計(jì)算機(jī)的功能擴(kuò)充插件板或連接計(jì)算機(jī) 的功能擴(kuò)充單元上，之后，基于該程序編碼的指示，在擴(kuò)充插件板或 擴(kuò)充單元中具備該擴(kuò)充功能的CPU等進(jìn)行部分或全部實(shí)際處理，通過(guò) 該處理實(shí)現(xiàn)上述各實(shí)施方式的功能。
權(quán)利要求
1.一種處理基板的基板處理方法，該基板依次層疊有處理對(duì)象層、中間層和掩模層，所述掩模層具有使所述中間層的一部分露出的開(kāi)口部，所述基板處理方法的特征在于具有收縮蝕刻步驟，所述收縮蝕刻步驟為，通過(guò)由用通式CxHyFz表示的沉積性氣體和SF6氣體的混合氣體生成的等離子體，使沉積物堆積在所述掩模層的所述開(kāi)口部的側(cè)壁面，使所述開(kāi)口部的開(kāi)口寬度縮小，并且蝕刻所述中間層，形成與所述縮小后的掩模層的開(kāi)口部對(duì)應(yīng)的開(kāi)口部，其中，x、y、z是正整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于所述沉積性氣體是CH3F氣體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基板處理方法，其特征在于 所述沉積性氣體和所述SF6氣體的混合比為1:2 1:9。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基板處理方法，其特征在于 所述沉積性氣體和所述SF6氣體的混合比為1:4。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的基板處理方法，其特征在于在所述收縮蝕刻步驟中，向所述基板施加50W至150W的偏置電力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的基板處理方法，其特征在于所述收縮蝕刻步驟中的處理時(shí)間為1分鐘至2分鐘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的基板處理方法，其特征在于在所述收縮蝕刻步驟中，將收容所述基板的腔室內(nèi)壓力調(diào)整為。1.3Pa (10mTorr)至6.5Pa (50mTorr)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的基板處理方法，其特征在于在所述收縮蝕刻步驟中，被蝕刻的所述中間層是層疊在所述掩模 層的下方的反射防止膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及基板處理方法，在處理對(duì)象基板的掩模膜或中間膜上形成滿足半導(dǎo)體裝置小型化要求的尺寸的用于對(duì)蝕刻對(duì)象膜進(jìn)行轉(zhuǎn)印的開(kāi)口部。該基板處理方法用于處理基板(W)，基板(W)依次層疊有SiN層(51)、反射防止膜(52)和光致抗蝕劑膜(53)，光致抗蝕劑膜(53)具有使反射防止膜(52)的一部分露出的開(kāi)口部(54)，該方法具有收縮蝕刻步驟，該收縮蝕刻步驟為，通過(guò)由用通式C_xH_yF_z(x、y、z是正整數(shù))表示的沉積性氣體例如CH₃F氣體和SF₆氣體的混合氣體生成的等離子體使沉積物堆積在光致抗蝕劑膜(53)的開(kāi)口部(54)的側(cè)壁面，使開(kāi)口部的開(kāi)口寬度縮小，并蝕刻反射防止膜(52)，在反射防止膜(52)形成與縮小后的開(kāi)口部(54)對(duì)應(yīng)的開(kāi)口部。
文檔編號(hào)G03F7/36GK101661228SQ20091016859
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者曾根隆, 西村榮一 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社