[发明专利]等离子体处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及在电容偶合型的等离子体处理装置中在被处理基板上 进行蚀刻加工的等离子体处理方法，特别涉及提高用于蚀刻掩模的抗 蚀剂图案的耐蚀刻性以实现提高薄膜加工的精度、稳定性的等离子体 处理方法和计算机能够读取的存储介质。

背景技术

在半导体器件、FPD(Flat Panel Display：平板显示器)的制造工 艺中使用的蚀刻以通过光刻技术形成的抗蚀剂图案为掩摸，将被处理 基板(半导体晶片/玻璃基板等)的表面的薄膜加工成所期望的电路图 案。目前，在单片式的蚀刻中多使用电容偶合型的等离子体蚀刻装置。

一般而言，电容偶合型的等离子体蚀刻装置在构成为真空腔室的 处理容器内平行地配置有上部电极和下部电极，在下部电极之上载置 被处理基板，在两个电极间施加高频。这样，通过在两个电极间进行 高频放电，处理气体生成等离子体，通过等离子体中的自由基、离子 在基板表面以所期望的图案进行蚀刻加工。

但是，在现在最先进的LSI工艺中，在光刻中使用ArF准分子激 光曝光技术，对抗蚀剂使用适于ArF准分子激光的波长(193nm)的 化学增强类的抗蚀剂(ArF抗蚀剂)。不过，ArF抗蚀剂在容易获得高 灵敏度、高清晰度的同时，也存在如下问题：因为耐等离子体性或耐 蚀刻性弱，而且以超精细的尺寸进行图案形成，所以在进行等离子体 蚀刻时出现抗蚀剂图案倒下、表面粗糙或者图案侧壁变得凸凹不平的 情况，从而引起所谓LER(Line Edge Roughness：线边缘粗糙度)或 LWR(Line Width Roughness：线宽粗糙度)等凸凹变形和弯曲变形。

以前，作为提高ArF抗蚀剂的耐蚀刻性的技术，已知有通过电子 束照射、UV照射、H₂或HBr等离子体照射、离子照射等对抗蚀剂进 行改性的方法。

专利文献1：日本特开2005-243681

但是，上述的现有的抗蚀剂改性法均使用专用的处理容器(腔室)， 使用中会伴随着装置成本增大和生产能力的下降。此外，在曝光之前 使用电子束照射法、UV照射法或离子束照射法时，抗蚀剂的透光性因 膜质的变化而改变，容易使曝光性能恶化。另一方面，在曝光之后存 在的问题有：在使用离子束照射法时因为离子的冲撞，抗蚀剂图案容 易受到损坏；在使用电子束照射法、UV照射法时容易引起抗蚀剂图案 发生锥形收缩变形、CD变化。此外，H₂或HBr等离子体照射法因为 在腔室内残留氢气而难以获得工艺的再现性，所以在运用稳定性或量 产性的方面存在问题。

发明内容

本发明是鉴于上述现有技术的问题而完成的，其目的在于提供一 种等离子体处理方法和计算机能够读取的存储介质，其利用电容偶合 型的等离子体处理装置，通过简单且有效的抗蚀剂改性法提高抗蚀剂 图案的耐蚀刻性，以实现提高薄膜加工的粘度、稳定性。

为达成上述目的，本发明的第一方面的等离子体处理方法是：在 能够成为真空的处理容器内使第一电极和第二电极空出规定的间隔平 行地配置，与上述第一电极相对地以第二电极支承被处理基板，将上 述处理容器内真空排气至规定的压力，向上述第一电极和上述第二电 极之间的处理空间供给包含腐蚀剂气体的第一处理气体，向上述第一 电极或第二电极施加第一高频从而在上述处理空间生成上述第一蚀刻 气体的等离子体，在存在上述等离子体的条件下下以在被加工膜上形 成的抗蚀剂图案为掩模对上述基板上的所述被加工膜进行蚀刻的等离 子体处理方法，作为在上述处理容器内在上述被加工膜的蚀刻之前对 上述基板进行的抗蚀剂改性处理，包括：将上述处理容器内真空排气 至规定的压力的工序；向上述第一电极与上述第二电极之间的处理空 间供给第二处理气体的工序；对上述第一电极或上述第二电极施加上 述第一高频从而在上述处理空间生成上述第二处理气体的等离子体的 工序；和在上述处理容器内离开上述基板的位置，对暴露在等离子体 中的规定的DC施加部件施加负极性的直流电压，将从上述DC施加部 件释放出的电子打入上述抗蚀剂图案，从而提高上述抗蚀剂图案的耐 蚀刻性的工序。