專利名稱：基板處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基板處理方法，特別地，涉及一種在掩模膜上以極小的間距形成 多個(gè)線狀部分的基板處理方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的微型化，預(yù)想在不久的將來(lái)，將要求在半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程 中，以極小的間距，例如30nm左右的間距在絕緣膜等上設(shè)置溝道等，因此，需要在掩模膜上 形成以極小的間距形成的多個(gè)線狀部分(線部)。就現(xiàn)有的利用激光等的光刻蝕法來(lái)說(shuō)，因?yàn)轱@影寬度的極限為50nm左右，因此， 難以在作為掩模膜的光致抗蝕劑膜上以比50nm更小的間距一次形成多個(gè)線部。因此，近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了雙圖案(double patterning、二次圖形曝光)處理作為在光 致抗蝕劑膜上以極小的間距形成多個(gè)線部的技術(shù)。就雙圖案處理的代表例而言，在基板上 形成下層膜、中間層膜和第一抗蝕劑膜后，進(jìn)行第一次曝光而形成第一抗蝕劑圖案。之后， 將第一抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)印到中間層膜上，在形成第一中間層圖案后，在其上形成第二抗蝕劑 膜，進(jìn)行第二次曝光，形成第二抗蝕劑圖案。然后，將第二抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)印到中間層膜上，形 成具有以極小的間距形成的多個(gè)線部的第二中間層圖案(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。但是，作為掩模膜不僅可以使用光致抗蝕劑膜，還可以使用由碳化硅(SiC)等硅 系材料組成的硬掩模。就硬掩模的雙圖案處理的代表例而言，如圖7所示，首先，對(duì)由形成 在處理對(duì)象膜70上的多個(gè)線部71a組成的有機(jī)膜71進(jìn)行蝕刻而使各線部71a的寬度縮小 至30nm左右(圖7 (A))，利用CVD (化學(xué)氣相沉積)處理，用Si (硅)氧化膜72均勻地覆 蓋各線部71a和處理對(duì)象膜70 (圖7 (B))。此時(shí)，各線部71a成長(zhǎng)為更大寬度的線部72a。 之后，利用異向性蝕刻除去各線部72a之間的氧化膜72和各線部72a的上部的Si氧化膜 72 (圖7 (C))。接著，利用灰化處理，除去在各線部72a上露出的有機(jī)膜71，各線部72a分別 轉(zhuǎn)換成一對(duì)線部74a、74b(圖7(D))。由于該一對(duì)線部74a、74b之間的間距與線部71a的寬 度大致相同，因此，線部74a、74b能夠用作具有大約30nm間距的線部的掩模膜。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2008-258562號(hào)公報(bào)然而，在除去有機(jī)膜71時(shí)，入射角與處理對(duì)象膜70不垂直的離子射入已除去各線 部72a的有機(jī)膜71的空間73，該空間73除其上部外被擴(kuò)大。結(jié)果，每一對(duì)線部74a、74b如 “蟹爪”一樣，形成一對(duì)不對(duì)稱的側(cè)壁(圖7(D))。具體地，一側(cè)的線部的上部前端向另一側(cè) 的線部彎曲。之后，在以每對(duì)線部74a、74b(由Si氧化膜72組成)作為掩模來(lái)蝕刻處理對(duì) 象膜70并在該處理對(duì)象膜70上形成開(kāi)口部75時(shí)，進(jìn)入空間73的離子的一部分沖擊各線部 74a、74b的前端彎曲部分并向任意方向反射(參照?qǐng)D7(D)中的細(xì)箭頭)，該離子不垂直沖 擊處理對(duì)象膜70。結(jié)果，開(kāi)口部75的截面形狀不是純粹的矩形，呈現(xiàn)中間膨脹的矩形(圖 7(E))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在處理對(duì)象膜上形成減少雜亂形狀的開(kāi)口部的基 板處理方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面記載的基板處理方法對(duì)具有處理對(duì)象膜、形 成在該處理對(duì)象膜上的由多個(gè)小寬度的線狀部分構(gòu)成的有機(jī)膜和覆蓋在上述各線狀部分 之間露出的上述處理對(duì)象膜以及上述線狀部分的硬質(zhì)膜的基板進(jìn)行處理，該基板處理方法 的特征在于，包括對(duì)上述硬質(zhì)膜實(shí)施蝕刻，使上述有機(jī)膜和在各上述線狀部分之間的上述 處理對(duì)象膜露出的第一蝕刻步驟；選擇地除去上述露出的有機(jī)膜的灰化步驟；和對(duì)殘留的 上述硬質(zhì)膜實(shí)施蝕刻的第二蝕刻步驟。本發(fā)明第二方面記載的基板處理方法的特征在于在本發(fā)明第一方面記載的基板 處理方法中，還包括以在上述第二蝕刻步驟中被實(shí)施蝕刻后殘留的上述硬質(zhì)膜作為掩模， 對(duì)上述處理對(duì)象實(shí)施蝕刻的第三蝕刻步驟。本發(fā)明第三方面記載的基板處理方法的特征在于在本發(fā)明第一或第二方面記載 的基板處理方法中，上述第二蝕刻步驟只持續(xù)執(zhí)行規(guī)定的時(shí)間。本發(fā)明第四方面記載的基板處理方法的特征在于在本發(fā)明第一 至第三任意一方 面記載的基板處理方法中，上述基板被載置在施加有用于引入離子的高頻電力的載置臺(tái)上， 在上述第二蝕刻步驟中，對(duì)上述載置臺(tái)施加100W以下的上述用于引入離子的高頻電力。本發(fā)明第五方面記載的基板處理方法的特征在于在本發(fā)明第一至第四任意一方 面記載的基板處理方法中，反復(fù)進(jìn)行上述灰化步驟和上述第二蝕刻步驟。本發(fā)明第六方面記載的基板處理方法的特征在于在本發(fā)明第一至第五任意一方 面記載的基板處理方法中，上述硬質(zhì)膜由含有硅的氧化膜組成。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第七方面記載的基板處理方法對(duì)具有處理對(duì)象膜、形 成在該處理對(duì)象膜上的第一硬質(zhì)膜、形成在該第一硬質(zhì)膜上的由多個(gè)小寬度的線狀部分構(gòu) 成的有機(jī)膜和覆蓋上述各線狀部分之間露出的上述第一硬質(zhì)膜以及上述線狀部分的第二 硬質(zhì)膜的基板進(jìn)行處理，該基板處理方法的特征在于，包括對(duì)上述第二硬質(zhì)膜實(shí)施蝕刻， 使上述有機(jī)膜和上述各線狀部分之間的上述第一硬質(zhì)膜露出的第一蝕刻步驟；選擇地除去 上述露出的有機(jī)膜的灰化步驟；和對(duì)殘留的上述第二硬質(zhì)膜以及上述露出的第一硬質(zhì)膜實(shí) 施蝕刻的第二蝕刻步驟。本發(fā)明第八方面記載的基板處理方法的特征在于在本發(fā)明第七方面記載的基板 處理方法中，還包括以在上述第二蝕刻步驟中被實(shí)施蝕刻后殘留的上述第二硬質(zhì)膜和上述 第一硬質(zhì)膜作為掩模，對(duì)上述處理對(duì)象實(shí)施蝕刻的第三蝕刻步驟。根據(jù)本發(fā)明第一方面記載的基板處理方法，對(duì)覆蓋有機(jī)膜的硬質(zhì)膜實(shí)施蝕刻而使 有機(jī)膜露出，選擇地除去該露出的有機(jī)膜后，對(duì)殘留的硬質(zhì)膜進(jìn)行蝕刻。在除去有機(jī)膜后， 覆蓋該有機(jī)膜的硬質(zhì)膜成為一對(duì)不對(duì)稱的線狀部分，一側(cè)的線狀部分的上部前端向另一側(cè) 的線狀部分彎曲，但是，一般來(lái)說(shuō)，有通過(guò)蝕刻集中地除去尖端部分的傾向，因此，在之后的 硬質(zhì)膜的蝕刻中，會(huì)集中地除去前端彎曲部分，每對(duì)線狀部分呈現(xiàn)大致左右對(duì)稱的形狀。因 此，在利用硬質(zhì)膜上的上述一對(duì)線狀部分作為掩模膜來(lái)蝕刻處理對(duì)象膜時(shí)，進(jìn)入一對(duì)線狀 部分之間的空間的離子不沖擊前端彎曲部分，而幾乎垂直地沖擊處理對(duì)象膜。結(jié)果，能夠形 成在處理對(duì)象膜中減少雜亂形狀的開(kāi)口部。
根據(jù)本發(fā)明第三方面記載的基板處理方法，因?yàn)橹辉谝?guī)定的時(shí)間持續(xù)蝕刻一對(duì)非 對(duì)稱線狀部分，因此，如果將規(guī)定的時(shí)間設(shè)定為前端彎曲部分被除去的時(shí)間以上，則每對(duì)線 狀部分能夠可靠地成形為左右對(duì)稱形狀，并且如果將上述規(guī)定的時(shí)間設(shè)定為一對(duì)線狀部分 完全被除去的時(shí)間以下，則能夠可靠地殘留一對(duì)線狀部分，因此，能夠防止消滅掩模情況的 發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明第四方面記載的基板處理方法，在對(duì)一對(duì)線狀部分實(shí)施蝕刻時(shí)，因?yàn)?對(duì)裝置臺(tái)施加的用于引入離子的高頻電力在100W以下，因此，不會(huì)急速地除去一對(duì)線狀部 分，能夠通過(guò)調(diào)整蝕刻持續(xù)時(shí)間而使一對(duì)線狀部分形成期望的形狀。根據(jù)本發(fā)明第五方面記載的基板處理方法，因?yàn)榉磸?fù)進(jìn)行選擇地除去一對(duì)線狀部 分之間的有機(jī)膜和蝕刻一對(duì)線狀部分，因此，即使在除去有機(jī)膜時(shí)，一對(duì)線狀部分之間的空 間擴(kuò)大而開(kāi)始產(chǎn)生非對(duì)稱形狀，也能夠利用后續(xù)的蝕刻除去前端彎曲部分，再次除去殘留 的有機(jī)膜。因此，能夠抑制在除去有機(jī)膜時(shí)形成非對(duì)稱形狀。根據(jù)本發(fā)明第七方面記載的基板處理方法，對(duì)覆蓋第一硬質(zhì)膜和有機(jī)膜的第二硬 質(zhì)膜實(shí)施蝕刻而使第一硬質(zhì)膜和有機(jī)膜露出，選擇地除去該露出的有機(jī)膜后，對(duì)殘留的第 二硬質(zhì)膜和第一硬質(zhì)膜實(shí)施蝕刻。在除去有機(jī)膜后，覆蓋該有機(jī)膜的第二硬質(zhì)膜成為一對(duì) 線狀部分，該一對(duì)線狀部分呈現(xiàn)非對(duì)稱形狀，一側(cè)的線狀部分的上部前端向另一側(cè)的線狀 部分彎曲，但是，一般來(lái)說(shuō)，有通過(guò)蝕刻集中地除去尖端部分的傾向，因此，在之后的第二硬 質(zhì)膜的蝕刻中，會(huì)集中地除去前端彎曲部分，使每對(duì)線狀部分呈現(xiàn)大致左右對(duì)稱的形狀。這 里，如果一對(duì)線狀部分的除去量過(guò)多，則可能在后續(xù)的處理對(duì)象膜的蝕刻中，不具有作為掩 模膜的功能，然而，因?yàn)樵谖g刻第二硬質(zhì)膜時(shí)，雖然除去了露出的第一硬質(zhì)膜，但沒(méi)有除去 由第二硬質(zhì)膜組成的一對(duì)線狀部分的下面的第一硬質(zhì)膜，因而能夠?qū)⒁粚?duì)線狀部分轉(zhuǎn)印到 第一硬質(zhì)膜上，因此，能夠使一對(duì)線狀部分可靠地具有掩模膜的功能。此外，被轉(zhuǎn)印的一對(duì) 線狀部分形成為以由前端彎曲部分被除去的第一硬質(zhì)膜組成的一對(duì)線狀部分作為掩模，因 此，形狀幾乎不雜亂。所以，在利用轉(zhuǎn)印的一對(duì)線狀部分作為掩模膜而蝕刻處理對(duì)象膜時(shí)， 幾乎垂直地沖擊處理對(duì)象膜。結(jié)果，能夠形成在處理對(duì)象膜中減少雜亂形狀的開(kāi)口部。附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是簡(jiǎn)要表示實(shí)施作為本發(fā)明第一實(shí)施方式的基板處理方法的極小間距線部 形成處理的主要部分的等離子體處理裝置的構(gòu)造的截面圖。圖2是簡(jiǎn)要表示被實(shí)施作為本實(shí)施方式涉及的基板處理方法的極小間距線部形 成處理的晶片的構(gòu)造的放大截面圖。圖3是表示作為本實(shí)施方式涉及的基板處理方法的極小間距線部形成處理的工 序圖。圖4是表示在被實(shí)施圖3的極小間距線部形成處理時(shí)的各線部的側(cè)部形狀的變化的平面圖，圖4(A)表示被實(shí)施圖3的極小間距線部形成處理前的側(cè)部形狀，圖4(B)表示被 實(shí)施圖3的極小間距線部形成處理后的側(cè)部形狀。圖5是簡(jiǎn)要表示被實(shí)施作為本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的基板處理方法的極小間 距線部形成處理的晶片的構(gòu)造的放大截面圖。圖6是表示作為本實(shí)施方式涉及的基板處理方法的極小間距線部形成處理的工 序圖。
圖7是表示現(xiàn)有的硬掩模膜中的雙圖案處理的工序圖。符號(hào)說(shuō)明W、W1晶片10等離子體處理裝置 12基座，18第一高頻電源 37被處理膜38光致抗蝕劑膜38a、40a、42a、42b、46a、46b 線部(line)39、43、44 開(kāi)口部 40、45Si 氧化膜 41 空間
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，對(duì)涉及本發(fā)明第一實(shí)施方式的基板處理方法進(jìn)行說(shuō)明。圖1是簡(jiǎn)要表示實(shí)施作為本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的基板處理方法的極小間距 線部形成處理的主要部分的等離子體處理裝置的構(gòu)造的截面圖。在圖1中，等離子體處理裝置10具有收容例如直徑為300mm的晶片W的腔室11， 在該腔室11內(nèi)配置有載置半導(dǎo)體器件用的晶片W的圓柱狀的基座12 (載置臺(tái))。在等離子 體處理裝置10中，由腔室11的內(nèi)側(cè)壁和基座12的側(cè)面形成側(cè)面排氣流路13，該側(cè)面排氣 流路13具有作為將基座12上方的氣體向腔室11外排出的流路的功能。在該側(cè)面排氣流 路13的中途配置有排氣板14。排氣板14是具有多個(gè)貫通孔的板狀部件，具有將腔室11內(nèi)部分隔成上部和下部 的分隔板的功能。在由排氣板14所分隔的腔室11內(nèi)部的上部(以下稱為“反應(yīng)室”)15內(nèi) 產(chǎn)生等離子體。此外，腔室11內(nèi)部的下部(以下稱為“排氣室(總管)”)16與將腔室11 內(nèi)部的氣體排出的排氣管17連接。排氣板14捕獲或反射在反應(yīng)室15內(nèi)產(chǎn)生的等離子體 以防止向總管16泄漏。排氣管17與TMP (渦輪分子泵)和DP (干式泵)(都沒(méi)有圖示)連接，這些泵對(duì)腔 室11內(nèi)進(jìn)行抽真空來(lái)對(duì)其進(jìn)行減壓。具體地，DP將腔室11內(nèi)從大氣壓減壓至中真空狀態(tài) (例如，1. 3X IOPa(0. ITorr)以下)，TMP與DP聯(lián)動(dòng)將腔室11內(nèi)減壓至具有比中真空狀態(tài) 更低壓力的高真空狀態(tài)(例如，1.3X10_3Pa(1.0X I(T5Torr)以下)。此外，腔室11內(nèi)的壓 力由APC閥(未圖示)控制。腔室11內(nèi)的基座12通過(guò)第一整流器(匹配器)19與第一高頻電源18連接，并 通過(guò)第二整流器21與第二高頻電源20連接。第一高頻電源18對(duì)基座12施加較低頻率， 例如2MHz的用于引入離子的高頻電力，第二高頻電源20對(duì)基座12施加較高的頻率，例如 IOOMHz的用于生成等離子體的高頻電力。這樣，基座12具有作為電極的功能。此外，第一 整流器19和第二整流器21降低從基座12反射的高頻電力，從而最大地提高向基座12施 加高頻電力的效率。在基座12的上部，配置有內(nèi)部具有靜電電極板22的靜電卡盤(pán)23。靜電卡盤(pán)23呈 在具有一定直徑的下部圓板狀部件上重疊比該下部圓板狀部件的直徑小的上部圓板狀部 件的形狀。此外，靜電卡盤(pán)23由陶瓷構(gòu)成。靜電電極板22與直流電源24連接，如果對(duì)靜電電極板22施加正的直流電壓，則 在晶片W的靜電卡盤(pán)23側(cè)的面(以下稱為“背面”)產(chǎn)生負(fù)電位，在靜電電極板22與晶片W的背面之間產(chǎn)生電位差，通過(guò)由該電位差產(chǎn)生的庫(kù)侖力或約翰遜 拉別克力將晶片W吸附并保持在靜電卡盤(pán)23的上部圓板狀部件上。此外，在靜電卡盤(pán)23上以包圍被吸附保持的晶片W的方式載置有作為環(huán)狀部件的 聚焦環(huán)25。聚焦環(huán)25由導(dǎo)電體，例如與構(gòu)成晶片W的材料相同的單晶硅構(gòu)成。因?yàn)榫劢弓h(huán) 25由導(dǎo)電體構(gòu)成，因此，等離子體的分布區(qū)域不僅在晶片W上，而且擴(kuò)大至該聚焦環(huán)25上， 并且晶片W的周緣部上的等離子體的密度被維持與該晶片W的中央部上的等離子體的密度 相同的程度。這樣，能夠確保對(duì)晶片W全面實(shí)施的等離子體蝕刻處理的均勻性。在基座12的內(nèi)部，設(shè)置有例如沿圓周方向延伸的環(huán)狀的冷卻室26。低溫制冷劑例 如冷水或galden (注冊(cè)商標(biāo))(熱傳導(dǎo)液)通過(guò)制冷劑用配管27從冷機(jī)單元(未圖示)被 循環(huán)供給該冷卻室26。利用該低溫制冷劑被冷卻的基座12通過(guò)靜電卡盤(pán)23對(duì)晶片W和聚 焦環(huán)25進(jìn)行冷卻。在靜電卡盤(pán)23的上部圓板狀部件的上面吸附保持晶片W的部分(以下稱為“吸附 面”)開(kāi)設(shè)有多個(gè)傳熱氣體供給孔28。該多個(gè)傳熱氣體供給孔28通過(guò)傳熱氣體供給管線29 與傳熱氣體供給部(未圖示)連接，該傳熱氣體供給部通過(guò)傳熱氣體供給孔28向吸附面和 晶片W的背面的間隙供給作為傳熱氣體的He (氦)氣體。向吸附面和晶片W的背面的間隙 供給的氦氣有效地向靜電卡盤(pán)23傳遞晶片W的熱量。噴淋頭30以與基座12相對(duì)的方式配置在腔室11的天井部(頂部)。噴淋頭30 具有上部電極31、可裝卸地吊起上部電極31的冷卻板32和覆蓋該冷卻板32的蓋體33。上 部電極31由具有多個(gè)貫通其厚度方向的氣體孔34的導(dǎo)電性圓板狀部件組成。此外，在冷 卻板32的內(nèi)部設(shè)置有緩沖室35，該緩沖室35與處理氣體導(dǎo)入管36連接。在等離子體處理裝置10中，從處理氣體導(dǎo)入管36供給到緩沖室35的處理氣體通 過(guò)氣體孔34被導(dǎo)入到反應(yīng)室15內(nèi)部，該被導(dǎo)入的處理氣體通過(guò)從第二高頻電源20經(jīng)由基 座12施加到反應(yīng)室15內(nèi)部的用于生成等離子體的高頻電力被激勵(lì)而成為等離子體。該等 離子體通過(guò)由第一高頻電源18向基座12施加的用于引入離子的高頻電力被引向載置晶片 W，對(duì)該晶片W實(shí)施等離子體蝕刻處理。上述的等離子體處理裝置10的各構(gòu)成部分的動(dòng)作由等離子體處理裝置10所具有 的控制部(未圖示)的CPU根據(jù)對(duì)應(yīng)于等離子體蝕刻處理的程序控制。圖2是簡(jiǎn)要表示被實(shí)施作為本實(shí)施方式涉及的基板處理方法的極小間距線部形 成處理的晶片的構(gòu)造的放大截面圖。在圖2中，晶片W具有形成在被處理膜37 (處理對(duì)象膜)上的光致抗蝕劑膜38。 被處理膜37由例如多晶硅組成。此外，光致抗蝕劑膜38由例如正型感光性樹(shù)脂組成，光致 抗蝕劑膜38由光刻法被形成為具有多個(gè)線部(線狀部分)38a，并在每處具有使被處理膜 37露出的開(kāi)口部39。各線部38a的寬度在通過(guò)光刻法處理之后直徑約為60nm以上，但通 過(guò)使用氧自由基的灰化等，將各線部38a的寬度縮小到約30nm。該晶片W，通過(guò)后述的極小間距線部形成處理，使用寬度為約30nm的線部38a，在 掩模膜中形成寬度與該線部38a的寬度大致相同的開(kāi)口部41。圖3是表示本實(shí)施方式涉及的基板處理方法的極小間距線部形成處理的工序圖。在圖3中，首先，準(zhǔn)備晶片W并將其搬入未圖示的成膜裝置(圖3 (A))，對(duì)該晶片W 實(shí)施CVD處理，在其表面形成Si氧化膜40 (硬質(zhì)膜)。此時(shí)，由于Si氧化膜40各向同性(等方性)地堆集，因此，該Si氧化膜40覆蓋在各線部38a和開(kāi)口部39中露出的被處理膜 37，各線部38a成長(zhǎng)為寬度更寬的線部40a (圖3(B))。接著，將晶片W從成膜裝置中搬出，再搬入到等離子體處理裝置10的腔室11內(nèi) 部，并將其載置到基座12上。之后，從噴淋頭30向反應(yīng)室15內(nèi)部導(dǎo)入含CF4氣體的處理氣 體，從第二高頻電源20向反應(yīng)室15內(nèi)部施加用于生成等離子體的高頻電力，使CF4氣體生 成等離子體，再?gòu)牡谝桓哳l電源18向基座12施加用于引入離子的高頻電力，將生成的等離 子體中的離子向晶片W引入。此時(shí)，在圖中的上下方向蝕刻并除去(各向異性蝕刻)Si氧 化膜40 (第一蝕刻步驟)。繼續(xù)該各向異性蝕刻，直到除去線部40a的頂部露出內(nèi)部線部38a，并除去線部 40a之間的Si氧化膜40而在開(kāi)口部39中露出被處理膜37為止(圖3(C))。接著，從噴淋頭30向反應(yīng)室15內(nèi)部導(dǎo)入含O2氣體的處理氣體，向反應(yīng)室15內(nèi)部 施加用于生成等離子體的高頻電力，使O2氣體生成等離子體，再向基座12施加用于引入離 子的高頻電力，將生成的等離子體中的離子向晶片W引入。此時(shí)，利用灰化除去在各線部 40a中露出的線部38a而形成空間41 (灰化步驟)，各線部40a轉(zhuǎn)換成一對(duì)線部42a、42b，但 是，由入射角與被處理膜37不垂直的離子而以形成一對(duì)非對(duì)稱側(cè)壁的方式成形為一對(duì)線 部42a、42b。具體地，呈現(xiàn)一側(cè)線部的上部前端向另一側(cè)線部彎曲的非對(duì)稱形狀(圖3(D))。接著，從噴淋頭30向反應(yīng)室15內(nèi)部導(dǎo)入含CF4氣體的處理氣體，向反應(yīng)室15內(nèi) 部施加用于生成等離子體的高頻電力，由CF4氣體生成等離子體，再向基座12以例如100W 施加用于引入離子的高頻電力，將生成的等離子體中的離子向晶片W引入。此時(shí)，由Si氧 化物組成的一對(duì)線部42a、42b在圖中的上下方向被蝕刻而使高度縮小，但是，一般來(lái)說(shuō)，等 離子體蝕刻存在離子集中于尖端部分的傾向，優(yōu)先除去該尖端部分。因此，如果對(duì)一對(duì)線部 42a、42b持續(xù)蝕刻一定的時(shí)間(規(guī)定的時(shí)間)以上，則集中地除去前端彎曲部分，并且由于 縮小了一對(duì)線部42a、42b的高度而成形為各線部42a、42b分別左右對(duì)稱的形狀(圖3(E))。此外，如圖4(A)所示，從上方俯看晶片W時(shí)，除去線部38a后的各線部42a、42b的 側(cè)部不呈直線狀，而具有凹凸。也就是說(shuō)，各線部42a、42b的寬度不定而產(chǎn)生偏差，所謂的 LffR(Line WidthRoughness (線寬粗糙度))大，但是，如果通過(guò)上述的CF4氣體的等離子體 進(jìn)行蝕刻，由于集中地除去各線部42a、42b側(cè)部的凸部，因而各線部42a、42b側(cè)部的形狀光 滑，能夠使LWR降低(圖4(B))。回到圖3，從噴淋頭30向反應(yīng)室15內(nèi)部導(dǎo)入含HBr氣體的處理氣體，向反應(yīng)室 15內(nèi)部施加用于生成等離子體的高頻電力，由CF4氣體生成等離子體，再向基座12施加用 于引入離子的高頻電力，將生成的等離子體中的離子向晶片W引入。此時(shí)，對(duì)沒(méi)有被成形 為分別左右對(duì)稱形狀的線部42a、42b覆蓋的被處理膜37進(jìn)行蝕刻(第三蝕刻步驟)，在被 處理膜37上形成與開(kāi)口部39對(duì)應(yīng)的開(kāi)口部43，并且形成與一對(duì)線部42a、42b之間的間隙 (gap)對(duì)應(yīng)的開(kāi)口部44。此處，由于各線部42a、42b不呈現(xiàn)非對(duì)稱形狀，因此，進(jìn)入一對(duì)線部 42a、42b之間的間隙的離子不沖擊前端彎曲部分，而幾乎垂直地沖擊被處理膜37。結(jié)果，開(kāi) 口部44的截面形狀不雜亂，該截面形狀呈現(xiàn)相對(duì)于被處理膜37幾乎垂直的矩形形狀(圖 3(F))。根據(jù)圖3的處理，對(duì)覆蓋各線部38a的Si氧化膜40實(shí)施蝕刻而使各線部38a露 出，選擇地除去該露出的線部38a后，對(duì)殘留的Si氧化膜40 (一對(duì)線部42a、42b)實(shí)施蝕刻，因此，集中地除去一對(duì)線部42a、42b的前端彎曲部分，線部42a、42b呈現(xiàn)出分別左右對(duì)稱的形狀。結(jié)果，在蝕刻被處理膜37時(shí)，能夠在被處理膜37上形成減少雜亂形狀的開(kāi)口部44。根據(jù)圖3的處理，因?yàn)槌掷m(xù)一定時(shí)間以上地對(duì)呈現(xiàn)非對(duì)稱形狀的線部42a、42b實(shí) 施蝕刻，因此，如果將一定時(shí)間設(shè)定成前端彎曲部分被除去的時(shí)間以上，則線部42a、42b能 夠可靠地形成為左右對(duì)稱形狀，并且如果將上述一定時(shí)間設(shè)定為線部42a、42b完全被除去 的時(shí)間以下，則能夠可靠地地殘留線部42a、42b，因此，能夠防止消滅用于被處理膜37蝕刻 的掩模膜。此外，在優(yōu)先縮小LWR的情況下，可以將上述一定時(shí)間設(shè)定為各線部42a、42b 的側(cè)部的凸部被除去的時(shí)間以上。通過(guò)設(shè)定對(duì)應(yīng)于這樣的目的的一定時(shí)間，能夠使各線部 42a、42b的形狀形成為期望的形狀。根據(jù)圖3的處理，在對(duì)一對(duì)線部42a、42b實(shí)施蝕刻時(shí)，對(duì)基座12施加的用于引入 離子的高頻電力為100W，但是，施加的高頻電力也可以小于100W。若用于引入離子的高頻 電力小，則不會(huì)急劇地除去線部42a、42b，這樣，能夠通達(dá)調(diào)整蝕刻的持續(xù)時(shí)間使線部42a、 42b容易地形成期望的形狀。此外，即使不向基座12施加用于引入離子的高頻電力，只發(fā)生 由用于生成等離子體的高頻電力引起的自偏壓，也能夠?qū)€部42a、42b實(shí)施弱的蝕刻，因 此，用于引入離子的高頻電力也可以為0W。在上述圖3的處理中，分別只進(jìn)行一次線部38a的選擇性除去(灰化)和對(duì)線部 42a、42b(Si氧化膜40)的蝕刻，但是，也可以交替反復(fù)進(jìn)行上述灰化和對(duì)線部42a、42b的蝕 亥IJ。這種情況下，在線部40a中，如果在除去線部38a的過(guò)程中，除去空間41的上部并擴(kuò)大 空間41而開(kāi)始發(fā)生非對(duì)稱形狀，則暫時(shí)中斷上述灰化，進(jìn)行線部42a、42b的蝕刻。此時(shí)，除 去最初產(chǎn)生的前端彎曲部分。之后，再開(kāi)始上述灰化，選擇地除去殘留的線部38a。這樣，能 夠在灰化中抑制非對(duì)稱形狀的生成。此外，上述灰化和對(duì)線部42a、42b的蝕刻的反復(fù)次數(shù) 并不局限于此。在上述晶片W中，利用CVD處理形成Si氧化膜40，但也可以不減小晶片W中 光致抗蝕劑膜38的各線部38a的寬度，利用含BTBAS等Si的氣體以及使用氧自由基的 MLD (Molecular Layer D印osition、分子層沉積)形成Si氧化膜40。這種情況下，因?yàn)橄?耗了 Si氧化膜40形成中光致抗蝕劑膜38中的C，因而縮小了各線部38a的寬度。因此，能 夠與Si氧化膜40的形成同時(shí)進(jìn)行光致抗蝕劑膜38的各線部38a的寬度的減小。在上述圖3的處理中，使用Si氧化膜40作為硬質(zhì)膜，但是，作為硬質(zhì)膜只要是能 夠確保對(duì)光致抗蝕劑膜38和被處理膜37選擇比的膜即可，例如也可以使用S0G(Spin On Glass、旋涂玻璃)膜或SiC膜。下面，對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的基板處理方法進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的構(gòu)成及作用與上述的第一實(shí)施方式基本相同，與第一實(shí)施方式的不 同點(diǎn)僅僅在于被實(shí)施極小間距線部形成處理的晶片在光致抗蝕劑膜下具有Si氧化膜這方 面。因此，省略對(duì)重復(fù)構(gòu)成和作用的說(shuō)明，以下對(duì)不同的構(gòu)成和作用進(jìn)行說(shuō)明。圖5是簡(jiǎn)要表示被實(shí)施作為本發(fā)明第二實(shí)施方式的基板處理方法的極小間距線 部形成處理的晶片的構(gòu)造的放大截面圖。在圖5中，晶片Wl包括形成在被處理膜37(處理對(duì)象膜)上的Si氧化膜45 (第 一硬質(zhì)膜)和形成在該Si氧化膜45上的光致抗蝕劑膜38。光致抗蝕劑膜38由寬度為約 30nm的多個(gè)線部38a組成，并在每處具有使被處理膜37露出的開(kāi)口部39。
圖6是表示本實(shí)施方式涉及的基板處理方法的極小間距線部形成處理的工序圖。在圖6中，首先準(zhǔn)備晶片Wl (圖6㈧)，進(jìn)行圖3處理中的CVD處理，以Si氧化膜 40 (第二硬質(zhì)膜)覆蓋各線部38a和在開(kāi)口部39中露出的Si氧化膜45 (圖6 (B))，接著， 第一次對(duì)Si氧化膜40實(shí)施在圖3處理中的利用CF4氣體的等離子體的蝕刻(第一蝕刻步 驟)，除去線部40a的頂部使內(nèi)部的線部38a露出，并且除去線部40a之間的Si氧化膜40 使開(kāi)口部39中的Si氧化膜45露出(圖6(C))。接著，對(duì)露出的線部38a實(shí)施圖3處理中的灰化，選擇地除去線部38a，形成空間 41(灰化步驟)，此時(shí)，從線部40a轉(zhuǎn)換的一對(duì)線部42a、42b也被形成為呈現(xiàn)非對(duì)稱形狀(圖 6 0 ))。然后，第二次對(duì)一對(duì)線部42a、42b實(shí)施在圖3處理中利用CF4氣體等離子體的蝕 刻(第二蝕刻步驟)。此時(shí)，集中地除去一對(duì)線部42a、42b形成的前端彎曲部分，且各線部 42a、42b被形成為分別左右對(duì)稱的形狀。然而，為了縮小各線部42a、42b的高度，例如在被 實(shí)施圖3處理的晶片W中，如果經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)進(jìn)行蝕刻，則Si氧化膜40的除去量就多，因 而各線部42a、42b損壞，不能使各線部42a、42b之間的間隙的形狀保持正常，在后續(xù)的被處 理膜37的蝕刻中，各線部42a、42b有可能不具有作為掩模膜的功能。
另一方面，在晶片Wl中，在各線部42a、42b的下面形成有Si氧化膜45，在一對(duì)線 部42a、42b的蝕刻時(shí)，雖然在開(kāi)口部39中露出的Si氧化膜45被除去，但是，各線部42a、 42b下面的Si氧化膜45不被除去，因此，能夠?qū)⒁粚?duì)線部42a、42b轉(zhuǎn)印到Si氧化膜45上， 結(jié)果，能夠得到可以正常保持其間間隙的形狀的一對(duì)線部46a、46b(圖6(E))。接著，實(shí)施圖3處理中的被處理膜37的蝕刻(第三蝕刻步驟)。此時(shí)，各線部42a、 42b不呈現(xiàn)非對(duì)稱形狀，此外，由于正常地保持了一對(duì)線部46a、46b之間的間隙的形狀，因 此被處理膜37的開(kāi)口部44呈現(xiàn)截面形狀不雜亂，且其截面形狀相對(duì)于被處理膜37可靠地 垂直的矩形形狀(圖6(F))。根據(jù)圖6的處理，對(duì)覆蓋各線部38a的Si氧化膜40實(shí)施蝕刻而使各線部38a露 出，并且在開(kāi)口部39中使Si氧化膜45露出，選擇地除去該露出的線部38a后，對(duì)殘留的Si 氧化膜40 ( —對(duì)線部42a、42b)和露出的Si氧化膜45實(shí)施蝕刻，因此，集中地除去一對(duì)線 部42a、42b的前端彎曲部分，使線部42a、42b呈現(xiàn)出分別大致左右對(duì)稱的形狀，并且形成正 常地保持在該線部42a、42b下面其間間隙的形狀的一對(duì)線部46a、46b。結(jié)果，在蝕刻被處理 膜37時(shí)，能夠在被處理膜37上可靠地形成減少雜亂形狀的開(kāi)口部44。在上述各實(shí)施方式中，被實(shí)施極小間距線部形成處理的基板不局限于半導(dǎo)體器件 用的晶片，也可以是含LCD(液晶顯示器)等的FPD(平板顯示器)等中使用的各種基板、光 掩模、CD基板或印刷基板等。此外，本發(fā)明的目的也可以通過(guò)向計(jì)算機(jī)(例如控制部)提供存儲(chǔ)有實(shí)現(xiàn)上述各 實(shí)施方式的功能的軟件程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)的CPU讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)的程序 而實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，從存儲(chǔ)介質(zhì)讀取的程序代碼自身實(shí)現(xiàn)了上述各實(shí)施方式的功能，因此，程序 代碼及存儲(chǔ)該程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成了本發(fā)明。作為用于供給程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)，只要是能夠存儲(chǔ)上述程序代碼的例如RAM、 NV-RAM、軟盤(pán)(注冊(cè)商標(biāo))、硬盤(pán)、光磁盤(pán)、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD (DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)等光盤(pán)、磁帶、非易失性存儲(chǔ)卡、其它的ROM等即可。或者，上述程序代碼 也可以通過(guò)從連接于互聯(lián)網(wǎng)、商用網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)的未圖示的其它的計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)庫(kù)等下載 而向計(jì)算機(jī)提供。此外，通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)讀取的程序代碼，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)上述各實(shí)施方式的功能，而 且能夠根據(jù)該程序代碼的指示，通過(guò)CPU操作的OS (操作系統(tǒng))等進(jìn)行實(shí)際處理的一部分 或全部，通過(guò)該處理實(shí)現(xiàn)上述各實(shí)施方式的功能的情況也包括在本發(fā)明中。此外，將從存儲(chǔ)介質(zhì)讀取的程序代碼寫(xiě)入插入計(jì)算機(jī)的功能擴(kuò)展板或與計(jì)算機(jī)連接的功能擴(kuò)展單元所具有的存儲(chǔ)器中后，根據(jù)該程序代碼的指示，該功能擴(kuò)展板或功能擴(kuò) 展單元所具有的CPU進(jìn)行實(shí)際處理的一部分或全部，通過(guò)該處理實(shí)現(xiàn)上述各實(shí)施方式的功 能的情況也包括在本發(fā)明中。上述程序代碼的情況，也可以為目標(biāo)代碼(object code)、通過(guò)解釋程序 (interpreter)執(zhí)行的程序代碼、供給OS的腳本數(shù)據(jù)(Script data)等的情況。
權(quán)利要求
一種基板處理方法，對(duì)具有處理對(duì)象膜、形成在該處理對(duì)象膜上的由多個(gè)小寬度的線狀部分構(gòu)成的有機(jī)膜和覆蓋在各所述線狀部分之間露出的所述處理對(duì)象膜以及所述線狀部分的硬質(zhì)膜的基板進(jìn)行處理，該基板處理方法的特征在于，包括對(duì)所述硬質(zhì)膜實(shí)施蝕刻，使所述有機(jī)膜和各所述線狀部分之間的所述處理對(duì)象膜露出的第一蝕刻步驟；選擇地除去所述露出的有機(jī)膜的灰化步驟；和對(duì)殘留的所述硬質(zhì)膜實(shí)施蝕刻的第二蝕刻步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于該基板處理方法還包括以在所述第二蝕刻步驟中被實(shí)施蝕刻后殘留的所述硬質(zhì)膜作 為掩模，對(duì)所述處理對(duì)象膜實(shí)施蝕刻的第三蝕刻步驟。
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 所述第二蝕刻步驟只持續(xù)執(zhí)行規(guī)定的時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基板處理方法，其特征在于所述基板被載置在施加有用于引入離子的高頻電力的載置臺(tái)上， 在所述第二蝕刻步驟中，對(duì)所述裝置臺(tái)施加100W以下的所述用于引入離子的高頻電力。
5.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 反復(fù)進(jìn)行所述灰化步驟和所述第二蝕刻步驟。
6 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 所述硬質(zhì)膜由含硅的氧化膜構(gòu)成。
7.一種基板處理方法，對(duì)具有處理對(duì)象膜、形成在該處理對(duì)象膜上的第一硬質(zhì)膜、形成 在該第一硬質(zhì)膜上的由多個(gè)小寬度的線狀部分構(gòu)成的有機(jī)膜和覆蓋在各所述線狀部分之 間露出的所述第一硬質(zhì)膜以及所述線狀部分的第二硬質(zhì)膜的基板實(shí)施處理，該基板處理方 法的特征在于，包括對(duì)所述第二硬質(zhì)膜實(shí)施蝕刻，使所述有機(jī)膜和各所述線狀部分之間的所述第一硬質(zhì)膜 露出的第一蝕刻步驟；選擇地除去所述露出的有機(jī)膜的灰化步驟；和對(duì)殘留的所述第二硬質(zhì)膜和所述露出的第一硬質(zhì)膜實(shí)施蝕刻的第二蝕刻步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基板處理方法，其特征在于該基板處理方法還包括以在所述第二蝕刻步驟中被實(shí)施蝕刻后殘留的所述第二硬質(zhì) 膜和所述第一硬質(zhì)膜作為掩模，對(duì)所述處理對(duì)象實(shí)施蝕刻的第三蝕刻步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基板處理方法，該基板處理方法能夠在處理對(duì)象膜上形成減少雜亂形狀的開(kāi)口部。在具有被處理膜(37)、形成在被處理膜(37)上的由多個(gè)小寬度的線部(38a)組成的光致抗蝕劑膜(38)和覆蓋在各線部(38a)之間露出的被處理膜(37)以及線部(38a)上的Si氧化膜(40)的晶片W上，對(duì)Si氧化膜(40)實(shí)施蝕刻，使光致抗蝕劑膜(38)和各線部(38a)之間的被處理膜(37)露出，選擇地除去露出的光致抗蝕劑膜(38)，再對(duì)殘留的Si氧化膜(40)(一對(duì)線部(42a、42b))實(shí)施蝕刻。
文檔編號(hào)G03F7/00GK101833239SQ201010132410
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者山下扶美子, 櫛引理人, 西村榮一 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社