專利名稱：蝕刻方法和記錄用于控制該方法的程序的計(jì)算機(jī)記錄媒體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蝕刻方法和記錄用于控制該方法的程序的計(jì)算機(jī)記錄媒體。
背景技術(shù)：
通常，為制造半導(dǎo)體設(shè)備，對在半導(dǎo)體晶片(下面，稱為“晶片”)上層積的薄膜進(jìn)行形成希望的細(xì)微圖案的蝕刻處理。該蝕刻處理中，為形成細(xì)微圖案電路，采用光刻法技術(shù)。具體的，首先在為蝕刻對象的被蝕刻層上均勻涂敷光致抗蝕劑材料，干燥后，對該光致抗蝕劑膜實(shí)施照射預(yù)定波長的光的曝光處理，而復(fù)寫細(xì)微電路圖案。
例如，在光致抗蝕劑材料是正型的情況下，通過顯像處理去除光致抗蝕劑膜中照射了光的部分，而形成圖案形成后的掩膜層。接著，通過將該掩膜層用作掩膜而實(shí)施等離子體蝕刻處理等，而將被蝕刻層削減為希望的圖案。
現(xiàn)有技術(shù)中，曝光處理中，若在光致抗蝕劑膜和基底膜的界面之間漫反射照射到光致抗蝕劑膜的光，則有光達(dá)到了光致抗蝕劑膜中本來不應(yīng)感光的區(qū)域，而不能得到希望的圖案的可能。尤其，最近，隨著電路圖案的細(xì)微化的發(fā)展，曝光處理中所使用的光源也從KrF激元激光器(248nm)短波長化到ArF激元激光器(193nm)，該現(xiàn)象成為了很大的問題。因此，通常為在光致抗蝕劑膜的下面配置了吸收曝光的光的反射防止膜(Bottom Anti-Reflecting CoatingBARC)的膜結(jié)構(gòu)。圖11表示設(shè)置有反射防止膜的現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置10的膜結(jié)構(gòu)及其制造工序的一例。
如該圖(a)所示，在晶片12上形成由硅氧化膜形成的絕緣層14、由多晶硅形成的導(dǎo)體層16、和由TEOS(TetraEthyl OrthoSilicate)膜形成的硬掩膜層18，在該硬掩膜層18上形成由反射防止膜20和光致抗蝕劑材料形成的掩膜層22。
首先，使用曝光裝置和顯像裝置，曝光/顯像掩膜層22，如該圖(b)所示，將掩膜層22成形為預(yù)定的圖案。接著，使用圖案形成后的掩膜層22來作為掩膜，實(shí)施由預(yù)定的處理氣體進(jìn)行的等離子體蝕刻處理，而如該圖(c)所示，有選擇地蝕刻去除反射防止膜20。
接著，使用掩膜層22和反射防止膜20作為掩膜，而有選擇地蝕刻去除硬掩膜層18(圖中未示)。這樣，在硬掩膜層形成了圖案18后，實(shí)施以去除掩膜層22(與反射防止層20)為目的的灰化處理。并且，用硬掩膜層18作為掩膜，而有選擇地蝕刻去除導(dǎo)體層16。之后，經(jīng)過幾個工序后，半導(dǎo)體裝置10完成。
但是，光刻法工序中并不限于由掩膜層22復(fù)寫的電路圖案的圖案密度在晶片整體中一樣。如圖12所示，圖案形成后的掩膜層22有相鄰圖案接近(圖案密度“密”)的第一區(qū)域reg1和相鄰的圖案分開(圖案密度“疏”)的第二區(qū)域reg2的情況。這樣，若掩膜層22的圖案密度存在疏密差，則將各圖案形成后的掩膜層22用作掩膜蝕刻的反射防止膜20的側(cè)壁形狀在第一區(qū)域reg1和第二區(qū)域reg2之間有存在偏差的可能。該側(cè)壁形狀的偏差在電路的細(xì)微化發(fā)展方面成為很大的障礙。但是，對于該問題，已經(jīng)通過下述專利文獻(xiàn)1所記載的發(fā)明得到了解決。
國際公開第03/007357號小冊子但是，在掩膜層的圖案密度存在疏密差的情況下，在光刻法工序中，即使使用同一線寬(圖案寬度)的光刻掩膜來圖案形成掩膜層，也存在圖案形成后的掩膜層的圖案寬度因圖案密度而有偏差的可能性。
例如，如圖12所示，有相對屬于圖案密度“密”的第一區(qū)域reg1的掩膜層22-1圖案形成為圖案寬度L1，屬于圖案密度“疏”的第二區(qū)域reg2的掩膜層22-2圖案形成為圖案寬度L2(＜L1)的問題。即，與掩膜層22-2相比更寬地圖案形成了掩膜層22-1。另外，還存在與圖12所示的形狀相反，與掩膜層22-2相比更窄地圖案形成了掩膜層22-1的情況。
這樣，若使用圖案寬度不同的掩膜層22-1和掩膜層22-2來作為掩膜，選擇蝕刻反射防止膜20，并進(jìn)一步對硬掩膜層18和其下的層進(jìn)行蝕刻處理，則電路圖案的微小尺寸上(Critical DimensionsCD)產(chǎn)生偏差，所制造的半導(dǎo)體裝置的性能在晶片整體上都均勻極其困難。
另外，即使圖案形成后的掩膜層的圖案寬度均勻，而沒有因圖案密度有偏差，但是該圖案寬度還有可能與設(shè)計(jì)值有偏差。最近，越來越要求通過光刻法技術(shù)實(shí)現(xiàn)困難的細(xì)微尺寸等級的圖案形成。任何一種情況在現(xiàn)有技術(shù)中要正確符合設(shè)計(jì)值都是極其困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于該問題而作出，其目的是提供一種可調(diào)整掩膜層的圖案寬度，將由掩膜層作掩膜的被蝕刻層蝕刻為預(yù)定的圖案寬度的新的改進(jìn)了的蝕刻方法。
為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第一觀點(diǎn)，提供了一種蝕刻方法，其特征在于，包括第一工序，通過使預(yù)先圖案形成后的掩膜層的側(cè)壁堆積等離子體反應(yīng)生成物，而變寬所述掩膜層的圖案寬度；第二工序，將變寬圖案寬度的所述掩膜層作為掩膜，來蝕刻被蝕刻層。根據(jù)該方法，即使預(yù)先圖案形成后的掩膜層的圖案寬度相對設(shè)計(jì)尺寸具有偏差，也可修正該偏差。結(jié)果，被蝕刻層的圖案也可形成為如設(shè)計(jì)尺寸那樣。另外，所述第二工序中，優(yōu)選邊蝕刻所述掩膜層的側(cè)壁來變窄所述掩膜層的圖案寬度，邊蝕刻所述被蝕刻層。第二工序中，為變窄掩膜層的圖案寬度，可將圖案寬度進(jìn)一步調(diào)整為細(xì)微尺寸。進(jìn)一步，第一工序中，優(yōu)選使用CF系氣體、CHF系氣體或CH系氣體的其中之一來作為處理氣體。例如，若使用CHF3來作為處理氣體，在第一工序中，可高效擴(kuò)大掩膜層的圖案寬度。
為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第二觀點(diǎn)，提供了一種蝕刻方法，包括第一工序，沿橫方向蝕刻預(yù)先圖案形成后的掩膜層的側(cè)壁而變窄所述掩膜層的圖案寬度；第二工序，將變窄圖案寬度的所述掩膜層作為掩膜，邊沿橫方向蝕刻該掩膜層的側(cè)壁，而進(jìn)一步變窄掩膜層的圖案寬度，邊蝕刻被蝕刻層。根據(jù)該方法，即使預(yù)先圖案形成后的掩膜層的圖案寬度相對設(shè)計(jì)尺寸具有偏差，也可修正該偏差。結(jié)果，被蝕刻層的圖案也可形成為如設(shè)計(jì)制尺寸那樣。另外，由于在第一工序和第二工序中沿橫方向蝕刻掩膜層，所以可以更細(xì)微地作成掩膜層的圖案寬度。另外，第一工序中，優(yōu)選使用O2氣體來作為處理氣體。進(jìn)一步，第一工序中，不對載置了包括掩膜層和被蝕刻層的被處理體的一個電極(例如，下部電極)施加功率，而僅對另一個電極(例如，上部電極)施加功率，從而不將等離子體中的離子引入到被處理體的方向。通過選擇這些處理?xiàng)l件，在第一工序中，可更有效地發(fā)展掩膜層的側(cè)壁的蝕刻。
掩膜層具有各圖案接近、很密配置的第一區(qū)域和各圖案分開、很疏配置的第二區(qū)域，預(yù)先圖案形成后的掩膜層的圖案寬度在屬于第一區(qū)域的掩膜層和屬于第二區(qū)域的掩膜層間不同的情況下，第一工序中，變寬(或變窄)屬于各區(qū)域的掩膜層的圖案寬度，使得屬于第一區(qū)域的掩膜層的圖案寬度與屬于第二區(qū)域的掩膜層的圖案寬度一致。這樣，通過使屬于各區(qū)域的掩膜層的圖案寬度一致，也可使被蝕刻層的圖案寬度均勻。
掩膜層可以由光致抗蝕劑材料構(gòu)成。另外，該光致抗蝕劑材料也可由ArF感光。
另一方面，所述被蝕刻層由反射防止膜構(gòu)成。并且，可采用有機(jī)系的反射防止膜。
所述第二工序中，也可使用CF4氣體和O2氣體兩種氣體來作為處理氣體。另外，所述第二工序中，也可使用CF4氣體來作為處理氣體。
也可在所述掩膜層上形成接觸孔的圖案。另外，也可在所述第一工序中，監(jiān)視所述掩膜層的圖案寬度，在該圖案寬度達(dá)到目標(biāo)尺寸時，終止所述第一工序。
根據(jù)本發(fā)明，可調(diào)整掩膜層的圖案寬度，且蝕刻由掩膜層作掩膜的被蝕刻層。結(jié)果，被蝕刻層被圖案形成為預(yù)定寬度。根據(jù)本發(fā)明，即使在同一晶片內(nèi)存在圖案密度不同的掩膜層，在光刻法工序中，對每個圖案密度，圖案形成后的掩膜層的圖案寬度產(chǎn)生了偏差的情況下，可以使各掩膜層的圖案寬度一致。因此，在晶片整體中，使被蝕刻層的圖案寬度均勻。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的等離子體處理裝置的示意結(jié)構(gòu)圖；
圖2是表示由圖1所示的等離子體處理裝置蝕刻處理了的被處理體的膜結(jié)構(gòu)的示意截面圖；圖3是應(yīng)用第一實(shí)施方式的蝕刻方法的被處理體的每個工序的示意截面圖；圖4是表示實(shí)施該實(shí)施方式的蝕刻方法時的蝕刻時間和圖案寬度的關(guān)系的曲線；圖5是表示通過實(shí)施該實(shí)施方式的蝕刻方法而變化的圖案寬度的實(shí)測結(jié)果的圖；圖6是表示該實(shí)施方式的蝕刻方法的第一工序終止時間的圖案密度和CD偏移的關(guān)系的曲線；圖7是表示該實(shí)施方式的蝕刻方法的第二工序終止時間的圖案密度和CD偏移的關(guān)系的曲線；圖8是應(yīng)用第二實(shí)施方式的蝕刻方法的被處理體的每個工序的示意截面圖；圖9是表示實(shí)施該實(shí)施方式的蝕刻方法時的蝕刻時間與圖案寬度的關(guān)系的曲線；圖10是表示通過實(shí)施該實(shí)施方式的蝕刻方法變化的圖案寬度的實(shí)測結(jié)果的圖；圖11是應(yīng)用通常的蝕刻方法的被處理體的每個工序的示意截面圖；圖12是通常的光刻法工序中圖案形成的掩膜層的示意截面圖；圖13是表示蝕刻后的掩膜層和反射防止膜的形狀的縱截面的說明圖。
符號說明101等離子體處理裝置；102腔；105基座；121上部電極；140第一高頻電源；141第一匹配器；150第二高頻電源；151第二匹配器；200被處理體；202晶片；204絕緣層；206導(dǎo)體層；208硬掩模層；210發(fā)射防止膜；212掩模層；reg11第一區(qū)域；reg12第二區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，本說明書和附圖中，對于實(shí)質(zhì)上具有同一功能結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要素，通過添加同一符號而省略說明。
(等離子體處理裝置)圖1表示作為本實(shí)施方式的等離子體處理裝置的一例的平行平板型的等離子體處理裝置101的示意結(jié)構(gòu)。
該等離子體處理裝置101具有例如由表面被陽極氧化處理(氧化鋁膜處理)后的鋁構(gòu)成的腔(處理容器)102，該腔102接地。腔102內(nèi)的底部經(jīng)陶瓷等的絕緣板103，設(shè)置載置作為被處理體的半導(dǎo)體晶片(下面，稱為“晶片”)W用的基座支撐臺104。在該基座支撐臺104的上面設(shè)置構(gòu)成下部電極的基座105。將高通濾波器(HPF)106連接到該基座105。
在基座支撐臺104的內(nèi)部設(shè)置溫度調(diào)節(jié)媒體室107。并且，經(jīng)導(dǎo)入管108向溫度調(diào)節(jié)媒體室107導(dǎo)入溫度調(diào)節(jié)媒體，循環(huán)后，從排出管109排出。通過這種溫度調(diào)節(jié)媒體的循環(huán)，可將基座105調(diào)整到希望的溫度。
基座105的上側(cè)中央部成形為凸?fàn)畹膱A板狀，在其上設(shè)置與晶片W具有大致相同形狀的靜電吸盤111。靜電吸盤111構(gòu)成為在絕緣材料之間插入電極112。對靜電吸盤111從連接到電極112的直流電源113施加例如2.5kV的直流電壓。由此，由靜電吸盤111靜電吸附晶片W。
并且，絕緣板103、基座支撐臺104、基座105和靜電吸盤111上形成向作為被處理體的晶片W的背面供給傳熱媒體(例如，He氣體等的背側(cè)(backside)氣體)用的氣體通路114。經(jīng)該傳熱媒體進(jìn)行基座105和晶片W之間的熱傳送，而將晶片W維持為預(yù)定的溫度。
在基座105的上端邊緣部上配置環(huán)狀的聚焦環(huán)115，使其包圍在靜電吸盤111上載置的晶片W。該聚焦環(huán)115由陶瓷或石英等的絕緣性材料、或?qū)щ娦圆牧蠘?gòu)成。通過配置聚焦環(huán)115，而提高蝕刻的均勻性。
另外，在基座105的上方設(shè)置與該基座105平行相對的上部電極121。該上部電極121經(jīng)絕緣材料122，支撐在腔102的內(nèi)部。上部電極121由構(gòu)成與基座105的相對面、具有多個排出孔123的電極板124和支撐該電極板124的電極支撐體125構(gòu)成。電極板124例如由石英構(gòu)成，電極支撐體125由例如表面被氧化鋁膜處理后的鋁等的導(dǎo)電性材料形成。另外，可調(diào)節(jié)基座105和上部電極121的間隔。
在上部電極121的電極支撐體125的中央設(shè)置氣體導(dǎo)入口126。將氣體供給管127連接到該氣體導(dǎo)入口126。進(jìn)一步，經(jīng)閥門128和質(zhì)量流量(mass flow)控制器129將處理氣體供給源130連接到該氣體供給管127。
從該處理氣體供給源130供給等離子體蝕刻用的蝕刻氣體。另外，圖1中雖然僅示出了一個由氣體供給管127、閥門128、質(zhì)量流量控制器129和處理氣體供給源130等構(gòu)成的處理氣體供給系統(tǒng)，但是等離子體處理裝置101也可包括多個處理氣體供給系統(tǒng)。例如，分別獨(dú)立控制CF4、CHF3、CH4、CH4O2、N2、Ar、He和Xe等的處理氣體的流量，并供給至腔102內(nèi)。
將排氣管131連接到腔102的底部，將排氣裝置135連接到該排氣管131。排氣裝置135包括渦輪分子泵等的真空泵，將腔102內(nèi)調(diào)整為預(yù)定的減壓環(huán)境(例如0.67Pa以下)。另外，在腔102的側(cè)壁設(shè)置閘門閥132。通過打開該閘門閥132，而可向腔102內(nèi)搬入晶片W，和從腔102內(nèi)搬出晶片W。另外，晶片W的搬送例如使用晶片盒。
將第一高頻電源140連接到上部電極121，將第一匹配器141插在該饋電線中。另外，將低通濾波器(LPF)142連接到上部電極121。該第一高頻電源140可輸出具有50～150MHz范圍的頻率的功率。這樣，通過將高頻功率施加到上部電極121，可在腔102內(nèi)形成優(yōu)選為離解狀態(tài)且高密度的等離子體，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以進(jìn)行低壓條件下的等離子體處理。第一高頻電源140的輸出功率的頻率優(yōu)選為50～80MHz，典型地調(diào)整為圖示的60MHz或其附近的頻率。
將第二高頻電源150連接到作為下部電極的基座105，將第二匹配器151插在其饋電線上。該第二高頻電源150可以輸出具有幾百kHz～十幾MHz的范圍的頻率的功率。通過將這種范圍的頻率的功率施加給基座105，可提供適當(dāng)?shù)碾x子作用，而可不對作為被處理體的晶片W產(chǎn)生破壞。典型地，將第二高頻電源150的輸出功率的頻率調(diào)整為圖示的13.56MHz或2MHz等。
等離子體處理裝置101進(jìn)而還具有控制裝置110?？刂蒲b置110優(yōu)選以通過全自動控制溫度控制媒體和熱傳導(dǎo)媒體的流動速度、以及電子元件和機(jī)械元件的工作(例如濾波器106、142，匹配器141、151，電源供給裝置113、140、150，閥128、132，質(zhì)量流量控制器129以及排氣裝置135)的方式，控制由控制裝置101執(zhí)行的處理?？刂蒲b置110通過通用計(jì)算機(jī)、例如具有CPU、主板(MB)、硬盤(HD)、ROM和RAM類的儲存器、以及CD/DVD驅(qū)動器的計(jì)算機(jī)執(zhí)行。處理的控制在由控制裝置110執(zhí)行的控制程序或軟件的控制下進(jìn)行。在圖1中雖未圖示，控制信號從控制裝置110通過控制線路(未圖示)提供給前述的電子元件和機(jī)械元件。進(jìn)而，在圖1中雖未圖示，在等離子體處理裝置101中可安裝用于監(jiān)視基座105的溫度及腔的原理的必要的各種傳感器，由此，該控制信號和提供傳感器監(jiān)視的信號可傳送至控制裝置110?？刂瞥绦蚩稍诳刂蒲b置110上程序化，或從外部經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或CD/DVD驅(qū)動器供給，之后，為執(zhí)行而保存在硬盤中。
(被處理體的膜結(jié)構(gòu))接著，參照圖2，說明通過圖1所示的等離子體處理裝置101經(jīng)蝕刻處理的被處理體的例子。
如圖2所示，被處理體200在晶片202上設(shè)置依次層積的絕緣層204、導(dǎo)體層206和硬掩膜層208，進(jìn)一步，在硬掩膜層208上面設(shè)置反射防止膜210和由光致抗蝕劑材料構(gòu)成的掩膜層212。
構(gòu)成掩膜層212的光致抗蝕劑材料例如由ArF光(波長為193nm)感光類型，其厚度為300nm。
反射防止膜210在由ArF光等曝光掩膜層212時，進(jìn)行抑制來自基底層的反射光的動作。由此，可以進(jìn)行更微小的圖案形成。另外，這里的反射防止膜210的膜厚為90nm。
硬掩膜層208例如由TEOS(TetraEthyl OrthoSilicate)構(gòu)成，使用圖案形成后的掩膜層212和反射防止膜210作為掩膜而有選擇地蝕刻。位于下面的導(dǎo)體層206使用圖案形成后的硬掩膜層208，而有選擇地進(jìn)行蝕刻。另外，這里的硬掩膜層的厚度為50nm。
導(dǎo)體層206例如由多晶硅構(gòu)成，其厚度為150nm。另外，絕緣層204例如由硅氧化膜構(gòu)成，其厚度為2nm。例如，在由被處理體200來制造晶體管的情況下，導(dǎo)體層206為漏極和源極，絕緣層204為柵極氧化膜。
具有以上這樣的膜結(jié)構(gòu)的被處理體200在通過等離子體處理裝置101進(jìn)行蝕刻處理前，實(shí)施光刻法處理。對掩膜層212實(shí)施該光刻法處理。在掩膜層212上形成例如線·與·間隔·圖案。
圖3(a)表示實(shí)施光刻法處理時刻的被處理體200的縱截面。如該圖(a)所示，圖案形成后的掩膜層212具有相鄰圖案接近(圖案密度“密”)的第一區(qū)域reg11和相鄰的圖案分開(圖案密度“疏”)的第二區(qū)域reg12。這里，屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1由1∶1的線·與·間隔·圖案(線寬與間隙寬度為1∶1的圖案)形成，屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2由1∶10的線·與·間隔·圖案(線寬與間隙寬度為1∶10的圖案)形成。
但是，若使用光刻法技術(shù)來圖案形成掩膜層212，則光刻掩膜的線寬和掩膜層212的線寬之間產(chǎn)生了尺寸轉(zhuǎn)換差(Critical DimensionalShiftCD偏移)。且該CD偏移的大小有根據(jù)由掩膜層212復(fù)寫的圖案密度不同而有偏差的可能。在圖3(a)所示的例子中，屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L120比屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L110窄。
由于位于掩膜層212的下面的各層根據(jù)該掩膜層212的圖案來蝕刻，所以掩膜層212的圖案寬度因圖案密度不同產(chǎn)生偏差的情況中，電路圖案的微小尺寸(Critical DimensionsCD)上也產(chǎn)生了偏差。使所制造的半導(dǎo)體裝置的性能在晶片整體上均勻極其困難。
根據(jù)本發(fā)明，即使在使用光刻法技術(shù)圖案形成后的掩膜層212的圖案寬度有偏差的情況下，也可在晶片整體上形成均勻的電路，而沒有該偏差。下面，說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的蝕刻方法。
(第一實(shí)施方式)本實(shí)施方式中，使用掩膜層212來作為掩膜，而有選擇地等離子體蝕刻其下的反射防止膜(被蝕刻層)210。并且，該蝕刻處理分為工序條件不同的至少兩種工序(第一工序和第二工序)來實(shí)施。
首先，第一工序中，預(yù)先在光刻法工序中使圖案形成后的掩膜層212的側(cè)壁堆積反應(yīng)生成物，設(shè)定工序條件，使得變寬各圖案寬度。且設(shè)定工序條件，使其不僅變寬圖案寬度，并使圖案寬度不同的屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L110和屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L120在第一工序終止時刻一致。下面表示第一工序的具體設(shè)定條件的例子。另外，該第一工序中，幾乎不蝕刻由掩膜層212作掩膜的作為被蝕刻層的反射防止膜210。
處理氣體CHF3(流量200sccm)腔內(nèi)壓力10mTorr上部電極施加高頻功率200W下部電極施加高頻功率100WHe氣體壓力(中央/邊緣)3/3Torr腔內(nèi)溫度(頂端/壁/底部)80/60/30℃蝕刻時間185sec若在上述工序條件下實(shí)施第一工序，則如圖3(b)所示，屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L110增加到圖案寬度L111，屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L120也增加到圖案寬度L121。但是，與屬于第一區(qū)域reg1 1的掩膜層212-1相比，附著在屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的側(cè)壁的反應(yīng)性生物的量多，故其圖案寬度的增加率也增大。結(jié)果，初始狀態(tài)中圖案寬度不同的屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L110和屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L120在第一工序終止時刻分別為圖案寬度L111和圖案寬度L121(＝L111)，兩者一致。
圖4表示蝕刻時間(第一工序中為“堆積(デポ)時間”)與掩膜層212的圖案寬度的關(guān)系。該圖中，屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度由方形標(biāo)記描繪，屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度由圓形標(biāo)記來描繪。根據(jù)該圖，在蝕刻時間經(jīng)過185sec的時刻，可看出掩膜層212-1的圖案寬度與掩膜層212-2的圖案寬度一致。例如，根據(jù)下面的方法決定該第一工序的蝕刻時間(185sec)。
預(yù)先使用具有同樣的膜結(jié)構(gòu)的晶片樣本，來測量掩膜層的圖案寬度(初始值)。下面，在同一條件下實(shí)施第一工序，在適當(dāng)?shù)臅r間上停止處理，并測量這時的掩膜層的圖案寬度。求出這里測量的圖案寬度和初始值的差。并且，從該圖案寬度的差和處理時間算出第一工序的掩膜層的圖案寬度增加率(線的斜率)。本實(shí)施方式中，由于屬于圖案密度“密”的區(qū)域的掩膜層和屬于圖案密度“疏”的區(qū)域的掩膜層圖案寬度增加率不同，所以經(jīng)過某一時間后，掩膜層的圖案寬度一致(線相交)。將該經(jīng)過時間設(shè)為第一工序的實(shí)施時間。本實(shí)施方式中為“185sec”。另外，通過改變各種工序參數(shù)，可以調(diào)整蝕刻時間(第一工序的實(shí)施時間)。
圖5表示測量屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度和屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度的結(jié)果。
初始狀態(tài)，即相對終止光刻法工序時刻的屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L110為119.1nm，屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L120窄，為104.6nm。其差為-14.5nm。
若實(shí)施本實(shí)施方式的蝕刻方法的第一工序，則屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L110變寬為134.6nm(L111)，屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L120也變寬為134.8nm(L121)。這時，屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度的增加率比屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度的增加率大，所以兩圖案寬度的差為0.2nm。該值可以說是小到實(shí)質(zhì)上屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L111與屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L121一致。
但是，光刻法工序中，若在由光致抗蝕劑材料形成的掩膜層上形成線·與·間隔·圖案，則線端(側(cè)壁部)不作成完全的直線，這里產(chǎn)生了稍微的粗糙(彎曲)。一般將其稱為線·邊緣·粗糙(LERLineEdge Roughness)。LER雖然通常小至幾nm左右，但是隨著圖案的細(xì)微化的發(fā)展，該級別也不能忽略。為制造更高性能、且超細(xì)微的半導(dǎo)體裝置，需要減少LER。對于該方面，根據(jù)本實(shí)施方式，在第一工序中，擴(kuò)大掩膜層212-1和掩膜層212-2的圖案寬度，并由此實(shí)現(xiàn)了線端的平坦化。
這樣，在終止第一工序的時刻，掩膜層212的圖案寬度一致，而與圖案密度的疏密無關(guān)，還減少了LER。并且，在接著的第二工序中，使用圖案寬度一致的掩膜層212來作為掩膜，來蝕刻反射防止膜210。
第二工序中，不僅沿縱方向蝕刻反射防止膜210，還進(jìn)行變窄第一工序中加寬了的掩膜層212的圖案寬度的處理。即，還兼實(shí)施對掩膜層212的橫方向的蝕刻(所謂的“修整”)。該修整根據(jù)第一工序的終止時刻的掩膜層212的圖案寬度來實(shí)施。例如，在第一工序中變寬的掩膜層212的圖案寬度比最終所要求的半導(dǎo)體裝置的電路圖案寬度寬的情況下，優(yōu)選實(shí)施修整處理。本實(shí)施方式中，并行實(shí)施對反射防止膜210的蝕刻處理和對掩膜層212的修整處理。
第二工序的處理?xiàng)l件不僅考慮對反射防止膜210的蝕刻處理來設(shè)定，還設(shè)定為第二工序中對掩膜層212進(jìn)行修整的情況下，與上述第一工序不同，同等比率地變窄屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度和屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度。下面表示第二工序的具體設(shè)定條件的例子。
處理氣體CF4(流量40sccm)+O2(流量40sccm)腔內(nèi)壓力20mTorr上部電極施加高頻功率600W下部電極施加高頻功率100W過蝕刻10％另外，第二工序中，在檢測出反射防止膜210的基底層(這里為硬掩膜層208)露出的情況下，如上所述，進(jìn)行10％的過蝕刻，而終止蝕刻處理。
若在上述工序條件下實(shí)施第二工序，則如圖3(c)所示，屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L111縮小為圖案寬度L112，屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L121也縮小為圖案寬度L122。且該縮小率一定，而與掩膜層212的圖案寬度無關(guān)。結(jié)果，在第二工序終止時刻，圖案寬度L112和圖案寬度L122相等。
另外，第二工序中，使用圖案寬度L112的掩膜層212-1和圖案寬度L122的掩膜層212-2來作為掩膜，來蝕刻反射防止膜210。因此，反射防止膜210的圖案寬度也在晶片整個區(qū)域中調(diào)整為均勻，而與圖案密度無關(guān)。
這里再次參照圖4和圖5。如圖4所示，第一工序中暫時增加的圖案寬度在第二工序中以一定比率縮小，而與圖案密度無關(guān)。并且，以掩膜層212-1(和反射防止膜210)的圖案寬度與掩膜層212-2(和反射防止膜210)的圖案寬度一致的狀態(tài)終止第二工序。
圖5表示第二工序終止時的屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L112和屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L122的測量結(jié)果。若實(shí)施本實(shí)施方式的蝕刻方法的第二工序，與第一工序終止時刻相比較，屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度變窄為104.7nm，屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度也變窄為104.1nm。并且，兩圖案寬度的差為-0.6nm。該值可以說是小到使屬于第一區(qū)域reg11的掩膜層212-1的圖案寬度L112和屬于第二區(qū)域reg12的掩膜層212-2的圖案寬度L122在實(shí)質(zhì)上基本一致。
如上所述，根據(jù)第一實(shí)施方式的蝕刻方法，第一工序中，暫時變寬掩膜層212的圖案寬度，在第二工序中，將掩膜層212變窄到預(yù)定的圖案寬度。尤其，第一工序中，根據(jù)掩膜層212的圖案密度的疏密，以不同的比率來擴(kuò)大圖案寬度，實(shí)施處理，使得在第一工序終止時刻，全部掩膜層212的圖案寬度相等，而與圖案密度的疏密無關(guān)。因此，即使在初始狀態(tài)中，因掩膜層212的圖案密度的疏密，掩膜層212的圖案寬度不同時，也可均勻調(diào)整作為被蝕刻層的反射防止膜210的圖案寬度。
另外，根據(jù)第一實(shí)施方式的蝕刻方法，即使初始狀態(tài)中掩膜層212的圖案寬度具有大的CD偏移量，也可在第一工序中，暫時擴(kuò)大比設(shè)計(jì)值寬的掩膜層212的圖案寬度，在第二工序中，使掩膜層212的圖案寬度符合設(shè)計(jì)值。結(jié)果，可以形成極其細(xì)微的電路圖案，且可將該電路圖案的尺寸誤差抑制到最小限度。
但是，實(shí)際的晶片(被處理體)的掩膜層的圖案密度區(qū)域很少限于圖3所示的兩種，一般，一個晶片存在多個掩膜層的圖案密度區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，即使對于掩膜層的圖案密度存在較多變化的晶片，也可得到與上面說明的作用和效果相同的作用、效果。圖6和圖7表示確認(rèn)該方面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖6表示對于包括多個圖案密度區(qū)域(線·與·間隔·圖案為1∶1，1∶1.2，1∶1.4，...，1∶5，1∶10，1∶20)的樣本晶片，實(shí)施本實(shí)施方式的蝕刻方法的第一工序時的CD變化(CD偏差)的測量結(jié)果。圖7表示對于相同樣本，實(shí)施本實(shí)施方式的蝕刻方法的第二工序時的CD偏差的測量結(jié)果。另外，該樣本中，1∶1的線·與·間隔·圖案(線寬和間隙寬度為1∶1的圖案)的區(qū)域圖案寬度最“密”，1∶20的線·與·間隔·圖案(線寬與間隙寬度1∶20的圖案)的區(qū)域圖案密度最“疏”。
從圖6可以看出，在第一工序完成的時刻，與圖案密度“密”的區(qū)域相比，屬于“疏”的區(qū)域的掩膜層的圖案寬度進(jìn)一步擴(kuò)大。例如，相對于在線·與·間隔·圖案1∶1的區(qū)域，掩膜層的圖案寬度相對初始值增加約13nm，線·與·間隔·圖案1∶20的區(qū)域中，掩膜層的圖案寬度相對初始值增加了約25nm。通過從該狀態(tài)開始實(shí)施第二工序，如圖7所示，所有區(qū)域中，掩膜層的圖案寬度相對初始值縮小了約47nm，而與圖案密度無關(guān)。即，第二工序終止的時刻，將各個掩膜層的圖案寬度全部調(diào)整為大致相同值。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的蝕刻方法，即使在一個晶片上存在多個掩膜層的圖案密度區(qū)域，也可使全部掩膜層的圖案寬度均勻，且可使用該掩膜層，來蝕刻被蝕刻層。
本實(shí)施方式中，雖然說明了在掩膜層上形成線·與·間隔·圖案的例子，但是也可在掩膜層上形成接觸孔的圖案。該情況下，例如在第一工序中，通過在掩膜層的孔圖案內(nèi)壁堆積等離子體反應(yīng)生成物，而可在被蝕刻層上進(jìn)一步形成直徑小的細(xì)微接觸孔。
(第二實(shí)施方式)接著，參照附圖，說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。第一實(shí)施方式中圖3(a)所示的例子中，屬于第二區(qū)域reg12(圖案密度“疏”的區(qū)域)的掩膜層212-2的圖案寬度L120比屬于第一區(qū)域reg11(圖案密度“密”的區(qū)域)的掩膜層212-1的圖案寬度L110窄。對掩膜層212進(jìn)行光·攝影處理，來圖案形成掩膜層時，還可能產(chǎn)生與此相反的現(xiàn)象。即，如圖8(a)所示，還存在屬于第二區(qū)域reg22(圖案密度“疏”的區(qū)域)的掩膜層212-2的圖案寬度L220比屬于第一區(qū)域reg21(圖案密度“密”的區(qū)域)的掩膜層212-1的圖案寬度L210寬的情況。
因此，第二實(shí)施方式中，說明即使使用光刻法技術(shù)圖案形成后的掩膜層212的圖案寬度有圖8(a)所示的偏差的情況下，可以形成沒有該偏差，晶片整體為均勻電路的例子。
本實(shí)施方式中，與上述第一實(shí)施方式相同，使用掩膜層212來作為掩膜，而有選擇地蝕刻其下的反射防止膜(被蝕刻層)210。并且，將該蝕刻處理分為工序條件不同的至少兩個工序(第一工序和第二工序)來實(shí)施。
首先，在第一工序中，對圖案形成后的掩膜層212進(jìn)行向橫方向蝕刻的修整處理。由此，變窄掩膜層212的各個圖案寬度。且設(shè)定工序條件，使得不僅變窄圖案寬度，且圖案寬度不同的屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度L210與屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度L220在第一工序終止時刻一致。下面表示第一工序的具體設(shè)定條件。另外，該第一工序中，幾乎不蝕刻由掩膜層212作掩膜的作為被蝕刻層的反射防止膜210。
處理氣體O2(流量70sccm)腔內(nèi)壓力10mTorr上部電極施加高頻功率200W下部電極施加高頻功率0WHe氣體壓力(中央/邊緣)3/3Torr腔內(nèi)溫度(頂部/壁/底部)80/60/30℃蝕刻時間35.6sec若在上述工序條件下實(shí)施第一工序，則如圖8(b)所示，屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度L210縮小到圖案寬度L211，屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度L220也縮小到圖案寬度L221。但是，對于屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的修整量多，其圖案寬度的縮小率也變大。結(jié)果，初始狀態(tài)中圖案寬度不同的屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度L210和屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度L220在第一工序終止時刻分別為圖案寬度L211和圖案寬度L221(＝L211)，兩者一致。
圖9表示蝕刻時間(第一工序中為“修整時間”)與掩膜層212的圖案寬度的關(guān)系。該圖中，屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度由方形標(biāo)記描繪，屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度由圓形標(biāo)記來描繪。根據(jù)該圖，在時刻時間經(jīng)過35.6sec的時刻，可看出掩膜層212-1的圖案寬度與掩膜層212-2的圖案寬度一致。與第一實(shí)施方式的第一工序時相同的方法來決定該第一工序的蝕刻時間(35.6sec)。
預(yù)先使用具有同樣的膜結(jié)構(gòu)的晶片樣本，來測量掩膜層的圖案寬度(初始值)。下面，在同一條件下實(shí)施第一工序，在適當(dāng)?shù)臅r間上停止處理，并測量這時的掩膜層的圖案寬度。求出這里測量的圖案寬度和初始值的差。并且，從該圖案寬度的差和處理時間算出第一工序的掩膜層的圖案寬度增加率(線的斜率)。本實(shí)施方式中，由于屬于圖案密度“密”的區(qū)域的掩膜層和屬于圖案密度“疏”的區(qū)域的掩膜層圖案寬度縮小率不同，所以某一時間經(jīng)過后，掩膜層的圖案寬度一致(線相交)。將該經(jīng)過時間設(shè)為第一工序的實(shí)施時間。本實(shí)施方式中為“35.6sec”。另外，通過改變各種工序參數(shù)，可以調(diào)整蝕刻時間(第一工序的實(shí)施時間)。
圖10表示測量屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度和屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度的結(jié)果。
初始狀態(tài)，即相對終止光刻法工序時刻的屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度L210為114.9nm，屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度L220寬，為126.4nm。其差為11.5nm。
若實(shí)施本實(shí)施方式的蝕刻方法的第一工序，則屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度L210變窄為91.6nm(L211)，屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度L220也變窄為93.0nm(L221)。這時，屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度的縮小率比屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度的縮小率大，所以兩圖案寬度的差為1.4nm。該值可以說是小到屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度L211與屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度L221實(shí)質(zhì)上基本一致。
這樣，在終止第一工序的時刻，掩膜層212的圖案寬度一致，而與圖案密度的疏密無關(guān)。并且，在接著的第二工序中，使用圖案寬度一致的掩膜層212來作為掩膜，來蝕刻反射防止膜210。
第二工序中，不僅沿縱方向蝕刻反射防止膜210，還進(jìn)行進(jìn)一步變窄第一工序中變窄的掩膜層212的圖案寬度的處理。即，還兼實(shí)施對掩膜層212的修整。該修整根據(jù)第一工序的終止時刻的掩膜層212的圖案寬度來實(shí)施。例如，在第一工序中變窄的掩膜層212的圖案寬度比最終所要求的半導(dǎo)體裝置的電路圖案寬度寬的情況下，優(yōu)選實(shí)施修整處理。本實(shí)施方式中，并行實(shí)施對反射防止膜210的蝕刻處理和對掩膜層212的修整處理。
第二工序的處理?xiàng)l件不僅考慮對反射防止膜210的蝕刻處理來設(shè)定，還設(shè)定為第二工序中對掩膜層212進(jìn)行修整的情況下，與上述第一工序不同，同等比率地變窄屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度和屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度。下面表示第二工序的具體設(shè)定條件的例子。
處理氣體CF4(流量40sccm)+O2(流量40sccm)腔內(nèi)壓力20mTorr上部電極施加高頻功率600W下部電極施加高頻功率100W過蝕刻10％另外，第二工序中，在檢測出反射防止膜210的基底層(這里為硬掩膜層208)露出的情況下，如上所述，進(jìn)行10％的過蝕刻，然后終止蝕刻處理。
若在上述工序條件下實(shí)施第二工序，則如圖8(c)所示，屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度L211縮小為圖案寬度L212，屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度L221也縮小為圖案寬度L222。且該縮小率一定，而與掩膜層212的圖案寬度無關(guān)。結(jié)果，在第二工序終止時刻，圖案寬度L212和圖案寬度L222相等。
另外，第二工序中，使用圖案寬度L212的掩膜層212-1和圖案寬度L222的掩膜層212-2來作為掩膜，來蝕刻反射防止膜210。因此，反射防止膜210的圖案寬度也在晶片整個區(qū)域中調(diào)整為均勻，而與圖案密度無關(guān)。
這里再次參照圖9和圖10。如圖9所示，第一工序中縮小的圖案寬度在第二工序中以一定比率進(jìn)一步縮小，而與圖案密度無關(guān)。并且，以掩膜層212-1(和反射防止膜210)的圖案寬度與掩膜層212-2(和反射防止膜210)的圖案寬度一致的狀態(tài)終止第二工序。
圖10表示第二工序終止時的屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度L212和屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度L222的測量結(jié)果。若實(shí)施本實(shí)施方式的蝕刻方法的第二工序，與第一工序終止時刻相比較，屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度進(jìn)一步變窄為64.4nm，屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度也進(jìn)一步變窄為63.0nm。并且，兩圖案寬度的差為-1.4nm。該值可以說是小到屬于第一區(qū)域reg21的掩膜層212-1的圖案寬度L212和屬于第二區(qū)域reg22的掩膜層212-2的圖案寬度L222實(shí)質(zhì)上基本一致。
如上所述，根據(jù)第二實(shí)施方式的蝕刻方法，第一工序中，變窄掩膜層212的圖案寬度，在第二工序中，將掩膜層212進(jìn)一步變窄到預(yù)定的圖案寬度。尤其，第一工序中，根據(jù)掩膜層212的圖案密度的疏密，以不同的比率來縮小圖案寬度，實(shí)施處理，使得在第一工序終止時刻，全部掩膜層212的圖案寬度相等，而與圖案密度的疏密無關(guān)。因此，即使在初始狀態(tài)中，因掩膜層212的圖案密度的疏密，掩膜層212的圖案寬度不同時，最終，也可均勻調(diào)整作為被蝕刻層的反射防止膜212的圖案寬度。
另外，根據(jù)第二實(shí)施方式的蝕刻方法，即使初始狀態(tài)中掩膜層212的圖案寬度具有大的CD偏移量，也可通過實(shí)施第一工序和第二工序，使掩膜層212的圖案寬度符合設(shè)計(jì)值。結(jié)果，可以形成極其細(xì)微的電路圖案，且可將該電路圖案的尺寸誤差抑制到最小限度。
通常，使用光刻法技術(shù)將掩膜層設(shè)為寬度100nm以下，且沒有偏差地進(jìn)行圖案形成是難度很高的處理?，F(xiàn)在，通過光刻法技術(shù)使標(biāo)準(zhǔn)上所要求的圖案寬度達(dá)到可覆蓋的邊界等級。對于該方面，根據(jù)第二實(shí)施方式的蝕刻方法，還可通過由光刻法技術(shù)得到很困難的超微細(xì)的CD(例如，70nm以下)來圖案形成掩膜層212和反射防止膜210。
另外，在上述第二實(shí)施方式的第一工序中，在不施加偏置功率的狀態(tài)下使用作為處理氣體的O2氣體。在不施加偏置功率時，雖然作為第一工序的處理氣體，還可使用CF4氣體+O2氣體，但是僅使用O2氣體可增大(掩膜層的橫方向削減量)/(掩膜層的縱方向削減量)的比，優(yōu)選可相對降低掩膜層的縱方向的削減。
上面，雖然參照附圖，說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限于該例。若為本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員，可明白可以在權(quán)利要求的范圍所記載的范疇內(nèi)，想到各種變更例或修正例，可以了解其當(dāng)然屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
例如，在第一實(shí)施方式的蝕刻方法的說明中，雖然在第一工序中記載了使用CHF3氣體來作為處理氣體，但是本發(fā)明并不限于這些，也可使用其他的CHF系氣體、CF系氣體、CH系氣體等作為處理氣體。即，也可選擇使掩膜層的側(cè)壁上堆積反應(yīng)生成物的其他處理氣體。下面，舉出可適用的處理氣體的例子。
作為上述的CF系氣體，例如舉出有CF4、C2F4、C2F6、C3F6、C3F8、C4F6、C4F8(環(huán)狀/直鏈狀)、C5F8(環(huán)狀/直鏈狀)、C5F10。
作為上述CHF系氣體，例如舉出有CHF3、CH2F2、CH3F、C2H2F4、C2H6F。
作為上述CH系氣體，例如舉出有CH4、C2H6、C3H8、C2H4和氣體不飽和碳?xì)錃怏w、C3H6。
在上述第一和第二實(shí)施方式的第二工序中，作為處理氣體，雖然使用CF4氣體和O2氣體兩種氣體，也可僅使用CF4氣體。
例如，第二實(shí)施方式中，供給O2氣體來作為上述處理?xiàng)l件，即處理氣體，在下部電極施加高頻功率0W(沒有偏置功率)的狀態(tài)下進(jìn)行第一工序，在其后的第二工序中，供給CF4氣體來作為處理氣體。另外，該第二工序的處理?xiàng)l件除處理氣體外，與例如上述第二實(shí)施方式的工序條件相同。該情況下，如上所述，除了可均勻調(diào)整最終形成的反射防止膜210的圖案寬度之外，可以減少蝕刻時的掩膜層212的縱方向的削減量。另外，可以減少蝕刻后的掩膜層212的圖案寬度和反射防止膜210的圖案寬度的差。
這里，檢驗(yàn)在第二工序中使用CF4氣體來作為處理氣體時的上述效果。例如如圖13所示，在將掩膜層212作為掩膜來蝕刻反射防止膜210的情況下，掩膜層212不僅變窄了圖案寬度，還沿縱方向削減。另外，由于反射防止膜210比掩膜層212蝕刻比率高，所以在蝕刻終止時，有反射防止膜210的圖案寬度比掩膜層212的圖案寬度窄的傾向。圖13中，H表示蝕刻時的掩膜層212的縱方向的削減量，I表示蝕刻時的掩膜層212的圖案的橫方向的削減量。J表示蝕刻后的掩膜層212的圖案寬度，K表示蝕刻后的反射防止膜210的圖案寬度。
根據(jù)本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，若例如在蝕刻時使用CF4氣體和O2氣體來作為處理氣體，在與上述實(shí)施方式的蝕刻方法不同，僅通過一個工序來進(jìn)行反射防止膜210的蝕刻的情況下，蝕刻后的形狀的I/H比為0.40，K/J比為0.69。另一方面，在第二實(shí)施方式的蝕刻方法中，在第二工序中使用CF4氣體來作為處理氣體的情況下，I/H比為0.67，K/J比為0.76。I/H比是掩膜層的橫方向的削減量相對縱方向的削減量的比例。表示一定量變窄掩膜層212的圖案寬度時，沿縱方向削減多少程度的情況，為測量掩膜層212的縱方向的削減量的標(biāo)準(zhǔn)。另外，K/J為掩膜層212的圖案寬度與反射防止膜210的圖案寬度的比，為測量兩者的圖案寬度的差的標(biāo)準(zhǔn)。
從上面的實(shí)驗(yàn)中，可以看出在第二工序時使用CF4氣體來作為處理氣體的情況下，I/H比大幅度從0.40升高到0.67，減少了掩膜層212的縱方向的削減量。該情況下，確保了蝕刻時的掩膜層的厚度，可以充分實(shí)現(xiàn)掩膜層作為被蝕刻膜的掩膜的功能，所以提高了蝕刻特性。
另外，從上述實(shí)驗(yàn)中可以看出在第二工序時使用CF4氣體的情況下，K/J比從0.69大幅度升高到0.76，降低了掩膜層212的圖案寬度和反射防止膜210的圖案寬度的差。該情況下，由于直立于反射防止膜的掩膜層的圖案的穩(wěn)定性提高，所以可以防止掩膜層的圖案倒下。
另外，上述例子中，雖然在第二實(shí)施方式的第二工序中，使用CF4氣體來作為處理氣體，但是在第一實(shí)施方式的第二工序中，使用CF4氣體也可得到同樣的效果。另外，在第一實(shí)施方式中使用CF4氣體時，該CF4氣體可以在第一工序中用作變寬掩膜層的圖案寬度時的處理氣體，還可在第二工序中用作減小掩膜層的縱方向的削減量，減小掩膜層和反射防止膜的圖案寬度的差時的處理氣體。在使用CF4氣體的情況下，通過改變工序條件，可以自由控制被蝕刻膜的蝕刻速度和圖案寬度的尺寸。例如，在第一工序中，降低處理容器內(nèi)的壓力，增大CF4氣體的流量，提高生成等離子體用的高頻功率的情況下，由于減小被蝕刻層的蝕刻速度，等離子體反應(yīng)生成物發(fā)生堆積，所以可以變寬掩膜層的圖案寬度。另外，通過在第二工序中適當(dāng)設(shè)定處理?xiàng)l件來進(jìn)行蝕刻，可以抑制掩膜層的圖案的縱方向的減小，并抑制被蝕刻膜和掩膜層的圖案寬度的減少量。
在上面的實(shí)施方式中，雖然在預(yù)定的設(shè)定時間進(jìn)行第一工序的蝕刻，但是也可在第一工序的蝕刻中監(jiān)視掩膜層的圖案寬度，在該圖案寬度達(dá)到目標(biāo)尺寸時終止第一工序。
該情況下，例如，在等離子體處理裝置101內(nèi)設(shè)置可通過散射(Scatterometry)法測量掩膜層的表面結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)測量裝置。并且，在第一工序的蝕刻時，通過所述表面結(jié)構(gòu)測量裝置，持續(xù)測量例如掩膜層212的圖案寬度比較“密”的第一區(qū)域和圖案寬度比較“疏”的第二區(qū)域的圖案寬度，來進(jìn)行監(jiān)視。并且，在第一區(qū)域和第二區(qū)域的圖案寬度為目標(biāo)尺寸且一致的時刻，終止第一工序的蝕刻。由此，可以更可靠地使掩膜層212的圖案寬度均勻。
前述處理?xiàng)l件，優(yōu)選通過控制裝置110，與等離子體處理裝置101一起，以上述全自動的方式進(jìn)行控制。
本發(fā)明例如適用于等離子體化處理氣體后，對被處理體實(shí)施蝕刻處理的蝕刻方法。
權(quán)利要求
1.一種蝕刻方法，其特征在于，包括第一工序，通過在預(yù)先圖案形成后的掩膜層的側(cè)壁堆積等離子體反應(yīng)生成物，而變寬所述掩膜層的圖案寬度；第二工序，將變寬圖案寬度的所述掩膜層作為掩膜，來蝕刻被蝕刻層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其特征在于在所述第二工序中，邊蝕刻所述掩膜層的側(cè)壁而變窄所述掩膜層的圖案寬度，邊蝕刻所述被蝕刻層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蝕刻方法，其特征在于所述掩膜層具有各圖案接近、很密配置的第一區(qū)域和各圖案分開、很疏配置的第二區(qū)域，預(yù)先圖案形成后的所述掩膜層的圖案寬度在屬于所述第一區(qū)域的掩膜層和屬于所述第二區(qū)域的掩膜層間不同；所述第一工序中，變寬屬于所述各區(qū)域的掩膜層的圖案寬度，使得屬于所述第一區(qū)域的掩膜層的圖案寬度與屬于所述第二區(qū)域的掩膜層的圖案寬度一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)所述的蝕刻方法，其特征在于所述第一工序中，使用CF系氣體、CHF系氣體或CH系氣體的其中之一來作為處理氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蝕刻方法，其特征在于所述處理氣體是CHF3。
6.一種蝕刻方法，其特征在于，包括第一工序，蝕刻預(yù)先圖案形成的掩膜層的側(cè)壁而變窄所述掩膜層的圖案寬度；第二工序，將變窄圖案寬度的所述掩膜層作為掩膜，蝕刻所述掩膜層的側(cè)壁，而邊進(jìn)一步變窄所述掩膜層的圖案寬度，邊蝕刻被蝕刻層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蝕刻方法，其特征在于所述掩膜層具有各圖案接近、很密配置的第一區(qū)域和各圖案分開、很疏配置的第二區(qū)域，預(yù)先圖案形成后的所述掩膜層的圖案寬度在屬于所述第一區(qū)域的掩膜層和屬于所述第二區(qū)域的掩膜層間不同；所述第一工序中，變窄屬于所述各區(qū)域的掩膜層的圖案寬度，使得屬于所述第一區(qū)域的掩膜層的圖案寬度與屬于所述第二區(qū)域的掩膜層的圖案寬度一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求6-7的任一項(xiàng)所述的蝕刻方法，其特征在于所述第一工序中，使用O2氣體來作為處理氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8的任一項(xiàng)所述的蝕刻方法，其特征在于所述第一工序中，不對載置了包括所述掩膜層和所述被蝕刻層的被處理體的電極施加電力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9的任一項(xiàng)所述的蝕刻方法，其特征在于所述掩膜層由光致抗蝕劑材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的蝕刻方法，其特征在于所述光致抗蝕劑材料由ArF光感光。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11的任一項(xiàng)所述的蝕刻方法，其特征在于所述被蝕刻層由反射防止膜構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的蝕刻方法，其特征在于所述反射防止膜由有機(jī)系材料構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13的任一項(xiàng)所述的蝕刻方法，其特征在于所述第二工序中，使用CF4氣體和O2氣體兩種氣體來作為處理氣體。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～13的任一項(xiàng)所述的蝕刻方法，其特征在于所述第二工序中，使用CF4氣體來作為處理氣體。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～15的任一項(xiàng)所述的蝕刻方法，其特征在于在所述掩膜層上形成接觸孔的圖案。
17.根據(jù)權(quán)利要求1～16的任一項(xiàng)所述的蝕刻方法，其特征在于所述第一工序中，監(jiān)視所述掩膜層的圖案寬度，在該圖案寬度達(dá)到目標(biāo)尺寸時，終止所述第一工序。
18.一種計(jì)算機(jī)可讀取的記錄媒體，記錄用于控制權(quán)利要求1所述的蝕刻方法的程序。
19.一種計(jì)算機(jī)可讀取的記錄媒體，記錄用于控制權(quán)利要求6所述的蝕刻方法的程序。
全文摘要
本發(fā)明所要解決的問題是使掩膜層的各圖案寬度一致，且將由掩膜層作掩膜的被蝕刻層蝕刻為預(yù)定的圖案寬度。在第一工序中，設(shè)定處理?xiàng)l件使圖案形成后的掩膜層(212)的側(cè)壁堆積反應(yīng)生成物，變寬各圖案寬度，且使初始狀態(tài)(a)中圖案寬度不同的屬于第一區(qū)域(reg11)的掩膜層(212－2)的圖案寬度與屬于第二區(qū)域(reg12)的掩膜層(212－2)的圖案寬度在第一工序終止時刻(b)一致。第二工序中，不僅沿縱方向蝕刻反射防止膜(210)，還并行實(shí)施變窄掩膜層(212)的圖案寬度的修整處理。在第二工序終止時刻(c)中，掩膜層和反射防止膜的圖案寬度在晶片整個區(qū)域中調(diào)整為均勻，而與圖案密度無關(guān)。
文檔編號H01L21/033GK1603959SQ200410080670
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者櫛引理人, 澤田石真之, 清水昭貴 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社