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TWI737785B - 被處理體之處理方法 - Google Patents

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TWI737785B
TWI737785B TW106126993A TW106126993A TWI737785B TW I737785 B TWI737785 B TW I737785B TW 106126993 A TW106126993 A TW 106126993A TW 106126993 A TW106126993 A TW 106126993A TW I737785 B TWI737785 B TW I737785B
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layer
mask
plasma
etched
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森北信也
伴瀨貴德
瀨谷祐太
新妻良祐
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供用以降低去除有機模蝕刻使用之遮罩對有機膜側壁形狀造成之影響的技術。 在一實施形態的被處理體之處理方法中，被處理體具有被蝕刻層、設於被蝕刻層上之有機膜及設於有機膜上之遮罩，有機膜係由第一層及第二層構成，遮罩設於第一層上，第一層設於第二層上，第二層設於被蝕刻層上，且該方法具有以下步驟：在收容被處理體之電漿處理裝置的處理容器內，產生第一氣體之電漿，並使用電漿及遮罩蝕刻第一層到第二層為止，接著在第一層之側面以保形方式形成保護膜；及在處理容器內，產生第二氣體之電漿，接著使用電漿去除遮罩。

Description

被處理體之處理方法
本發明之實施形態係關於被處理體之處理方法。
一種使用電漿處理裝置之被處理體的電漿處理係電漿蝕刻。電漿蝕刻使用之抗蝕遮罩係藉由光刻技術形成，且形成在被蝕刻層上之圖案的極限尺寸取決於藉由光刻技術形成之抗蝕遮罩的解析度。但是，抗蝕遮罩之解析度具有解析極限。對電子裝置之高積體化的要求不斷升高，因此要求形成比抗蝕遮罩之解析極限小之尺寸的圖案。因此，如專利文獻1記載地，有人提出藉由在抗蝕遮罩上形成氧化矽膜，調整該抗蝕遮罩之尺寸，並縮小由該抗蝕遮罩提供之開口寬度的技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2004－80033號公報
[發明所欲解決的問題] 另一方面，由於近年電子裝置隨著高積體化而微細化，在被處理體上形成圖案時，特別是對積層構造包含之有機膜等進行蝕刻時，要求控制高精度之最小線寬度(CD：臨界尺寸(Critical Dimension))。在此情形中，對上述有機膜蝕刻使用之遮罩雖然使用設於有機膜上之含矽防止反射膜，但去除由該防止反射膜獲得之遮罩與影響有機膜側壁之形狀會產生互償之關係。因此，希望實現用以降低去除有機膜蝕刻使用之遮罩對有機膜側壁形狀造成之影響的技術。 [解決問題的手段]
在一態樣中，提供被處理體之處理方法。被處理體具有被蝕刻層、設於被蝕刻層上之有機膜及設於有機膜上之遮罩，有機膜係由第一層及第二層構成，遮罩設於第一層上，第一層設於第二層上，第二層設於被蝕刻層上。該方法具有以下步驟：在收容被處理體之電漿處理裝置的處理容器內，產生第一氣體之電漿，並使用電漿及遮罩蝕刻第一層到第二層為止，接著在藉由該蝕刻形成之第一層的側面以保形方式形成保護膜(稱為步驟a)；及在處理容器內，產生第二氣體之電漿，接著使用電漿去除遮罩(稱為步驟b)，且步驟b係在實行蝕刻被蝕刻層之處理前實行。
在上述方法中，首先蝕刻有機膜之一部份(第一層)，接著在蝕刻有機膜之第二層前，在藉由該蝕刻形成之第一層的側面以保形方式形成保護膜。如此，在有機膜之蝕刻中，在步驟a中，由於首先在由第一層蝕刻後形成之有機膜構成的遮罩(以下稱為有機膜遮罩)側面形成保護膜，在後續之第二層蝕刻時，可抑制對有機膜遮罩之蝕刻。因此，可一面維持有機膜遮罩之形狀，一面蝕刻第二層。因此，在包含步驟a之對有機膜的蝕刻處理中，可獨立地控制蝕刻後之有機膜的頂CD(對應於第一層上端之寬度)及底CD(對應於第二層之寬度)。此外，在步驟b中，由於在蝕刻被蝕刻層前去除遮罩(設於有機膜上之遮罩)，在去除該遮罩之時點成為維持有機膜之垂直形狀的狀態，因此在後續之對被蝕刻層的蝕刻處理等中，可擴大處理邊限。
在一實施形態中，第二氣體可包含氫氟碳氣體、氟碳氣體、氯氣中之任一種氣體。如此，由於第二氣體含有氟、氯之鹵素，可良好地進行遮罩之去除。
在一實施形態中，第一氣體可包含氫氣及氮氣。如此，由於第一氣體含有氫氣及氮氣，可良好地進行對有機膜之蝕刻。
在一實施形態中，保護膜可為氧化膜。如此，由於保護膜係氧化膜，對第二層進行對氧化膜具高選擇比之蝕刻時，可良好地控制對第二層之蝕刻量。
在一實施形態中，步驟a在蝕刻第一層到第二層為止後，反複實行第一程序，藉此在第一層之側面以保形方式形成保護膜，該第一程序包含以下步驟：供給第三氣體至處理容器內(稱為步驟c)；實行步驟c後，沖洗處理容器內之空間(稱為步驟d)；實行步驟d後，在處理容器內產生第四氣體之電漿(稱為步驟e)；及在實行步驟e後，沖洗處理容器內之空間。步驟c未產生第三氣體之電漿。如此，步驟a藉由與ALD(原子層沉積(Atomic Layer Deposition))法同樣之方法，在第一層之側面以保形方式形成保護膜，因此可提高對第一層之保護強度，並且可用均一之膜厚形成保護第一層之保護膜。
在一實施形態中，第二氣體可包含胺矽烷系氣體。如此，由於第三氣體包含胺矽烷系氣體，藉由步驟c，矽之反應前驅物沿著第一層之側面等的原子層形成在第一區域等上。
在一實施形態中，第三氣體可包含單胺矽烷。如此，使用包含單胺矽烷之第三氣體，可在步驟c中形成矽之反應前驅物。
在一實施形態中，第三氣體包含之胺矽烷系氣體可包含具有1至3個矽原子之胺矽烷。第三氣體包含之胺矽烷系氣體可包含具有1至3個胺基之胺矽烷。如此，第三氣體包含之胺矽烷系氣體可使用具有1至3個矽原子之胺矽烷。此外，第三氣體包含之胺矽烷系氣體可使用具有1至3個胺基之胺矽烷。
在一實施形態中，第四氣體可包含氧原子。第四氣體可包含二氧化碳氣體或氧氣。如此，由於第四氣體包含氧原子，在步驟e中，藉由該氧原子與設於第一層上之矽反應前驅物結合，可在第一層等上以保形方式形成氧化矽之保護膜。此外，第四氣體係二氧化碳氣體時，由於第四氣體包含碳原子，可藉由該碳原子抑制氧原子對第一層等之侵蝕。
在一實施形態中，步驟a可更包含以下步驟：在反複實行第一程序後在處理容器內產生第五氣體之電漿，接著使用電漿去除藉由重複實行第一程序形成在第二層之表面的膜。第五氣體可包含氟。如此，可使用包含氟之第五氣體的電漿異向地進行對藉由重複實行第一程序形成之膜的蝕刻，且選擇地去除形成在第二層之表面的膜，因此在該去除後，可進行對第二層之蝕刻。
在一實施形態中，第五氣體可包含氟碳氣體。如此，由於第五氣體包含氟碳氣體，可蝕刻在步驟a形成之保護膜。
在一實施形態中，步驟a可具有以下步驟：在蝕刻第一層到第二層為止後在第一層之側面以保形方式形成保護膜前，在處理容器內產生電漿而對設於處理容器之上部電極施加負的直流電壓，藉此在第一層上照射二次電子。如此，在步驟a中，在蝕刻第一層到第二層為止後，由於在第一層上照射二次電子，可在形成保護膜前改質第一層，因此可抑制因後續步驟產生之第一層的損傷。
在一實施形態中，可更具有以下步驟：在實行步驟b後，在處理容器內，產生第六氣體之電漿，接著使用電漿、第一層及保護膜，一面維持第一層之形狀，一面蝕刻第二層到被蝕刻層為止(稱為步驟f)。如此，由於蝕刻第二層到被蝕刻層為止，可露出被蝕刻層之表面，並可進行對被蝕刻層之後續蝕刻。
在一實施形態中，第六氣體可包含氮氣及氫氣。如此，藉由包含氫氣及氮氣之第六氣體的電漿，可垂直性良好地進行對有機膜之蝕刻，因此，可抑制因蝕刻產生之圖案寬度的變動。
在一實施形態中，更具有以下步驟：在實行步驟f後，蝕刻被蝕刻層(稱為步驟g)，且步驟g反複實行第二程序，以逐一原子層方式去除被蝕刻層，藉此可蝕刻被蝕刻層，該第二程序包含以下步驟：在處理容器內產生第七氣體之電漿，接著在被蝕刻層之表面的原子層形成包含電漿含有之自由基的混合層；在實行該步驟後，沖洗處理容器內之空間；在實行該步驟後，在處理容器內產生第八氣體之電漿，接著對電漿施加偏電壓，去除混合層；及在實行該步驟後，沖洗處理容器內之空間。第七氣體可包含氟碳氣體、稀有氣體及氧氣。第八氣體可包含稀有氣體。如此，步驟g藉由與ALE法[原子層蝕刻(Atomic Layer Etching) 法]同樣之方法，可去除被蝕刻層之每一原子層。
在一實施形態中，在實行步驟b前，第二層之厚度可為10nm以上、20nm以下。如此，若第二層之厚度為10nm以上、20nm以下，可在步驟b中良好地調節第二層之寬度。 [發明的功效]
如以上說明地，可實現用以降低去除有機膜蝕刻使用之遮罩對有機膜側壁形狀造成之影響的技術。
以下，參照圖式詳細地說明各種實施形態。此外，在各圖中對相同或相當之部分附加相同之符號。
圖1係顯示一實施形態之方法的流程圖。圖1所示之一實施形態的方法MT係被處理體(以下，稱為「晶圓」)之處理方法。如圖1所示地，方法MT具有：步驟ST1至ST4、程序SQ1(第一程序)、步驟ST6至ST9、程序SQ2(第二程序)及步驟ST11、ST12。程序SQ1具有步驟ST5a至ST5d。程序SQ2具有步驟ST10a至ST10d。此外，一實施形態之方法MT雖然可使用單一電漿處理裝置(後述之電漿處理裝置10)來實行，但根據方法MT之各步驟，可使用多數電漿處理裝置10。
圖2係顯示電漿處理裝置之一例的圖。圖2概略地顯示在被處理體之處理方法的各種實施形態中可使用之電漿處理裝置10的截面構造。如圖2所示地，電漿處理裝置10係電容耦合型電漿蝕刻裝置。
電漿處理裝置10具有：處理容器12、排氣口12e、搬入出口12g、支持部14、載置台PD、直流電源22、開關23、冷媒流路24、配管26a、配管26b、上部電極30、絕緣性遮蔽構件32、電極板34、氣體吐出孔34a、電極支持體36、氣體擴散室36a、氣體流通孔36b、氣體導入口36c、氣體供給管38、氣體源群40、閥群42、流量控制器群45、沈積屏蔽46、排氣板48、排氣裝置50、排氣管52、閘閥54、第一高頻電源62、第二高頻電源64、匹配器66、匹配器68、電源70、控制部Cnt、聚焦環FR、加熱器電源HP、加熱器HT。載置台PD具有：靜電吸盤ESC、下部電極LE。下部電極LE具有：第一板18a、第二板18b。處理容器12界定處理空間Sp。
處理容器12具有大略圓筒形狀。處理容器12由例如鋁構成。處理容器12之內壁面實施了陽極氧化處理。處理容器12安全地接地。
支持部14在處理容器12之內側設於處理容器12之底部上。支持部14具有大略圓筒狀之形狀。支持部14由例如絕緣材料構成。構成支持部14之絕緣材料可包含例如石英。支持部14在處理容器12內由處理容器12之底部朝垂直方向延伸。
載置台PD設於處理容器12內。載置台PD被支持部14支持。載置台PD在載置台PD之上面保持晶圓W。晶圓W係被處理體。載置台PD具有下部電極LE及靜電吸盤ESC。
下部電極LE包含第一板18a及第二板18b。第一板18a及第二板18b由例如鋁之類的金屬構成。第一板18a及第二板18b具有大略圓盤狀之形狀。第二板18b設於第一板18a上。第二板18b電性連接於第一板18a。
靜電吸盤ESC設於第二板18b上。靜電吸盤ESC具有在一對絕緣層間或一對絕緣片間配置導電膜之電極的構造。直流電源22透過開關23電性連接於靜電吸盤ESC之電極。靜電吸盤ESC藉由來自直流電源22之直流電壓產生庫侖力等的靜電力，吸附晶圓W。藉此，靜電吸盤ESC可保持晶圓W。
聚焦環FR以包圍晶圓W之邊緣及靜電吸盤ESC的方式配置在第二板18b之周緣部上。聚焦環FR係為提高蝕刻之均一性而設置。聚焦環FR係由依蝕刻對象之膜材料來適當選擇的材料構成，例如，可由石英構成。
冷媒流路24設於第二板18b之內部。冷媒流路24構成調溫機構。冷媒由設於處理容器12外部之冷卻器單元透過配管26a供給至冷媒流路24。供給至冷媒流路24之冷媒透過配管26b返回冷卻器單元。如此，在冷媒流路24中以循環之方式供給冷媒。藉由控制該冷媒之溫度，控制被靜電吸盤ESC支持之晶圓W的溫度。氣體供給線28供給來自傳熱氣體供給機構之傳熱氣體，例如He氣體至靜電吸盤ESC之上面與晶圓W之背面間。
加熱器HT係加熱元件。加熱器HT埋入例如第二板18b內。加熱器電源HP連接於加熱器HT。由加熱器電源HP供給電力至加熱器HT，藉此調整載置台PD之溫度，而且，調整載置於載置台PD上之晶圓W的溫度。此外，加熱器HT可內建於靜電吸盤ESC中。
上部電極30在載置台PD之上方與載置台PD對向配置。下部電極LE與上部電極30設置成互相大略平行。上部電極30與下部電極LE間提供處理空間Sp。處理空間Sp係用以對晶圓W進行電漿處理的空間區域。
上部電極30透過絕緣性遮蔽構件32被支持在處理容器12之上部。絕緣性遮蔽構件32由絕緣材料構成，例如，可包含石英。上部電極30可包含電極板34及電極支持體36。電極板34面對處理空間Sp。電極板34具有多數氣體吐出孔34a。在一實施形態中，電極板34可由矽構成。
電極支持體36將電極板34支持成可自由連接分離，且可由例如鋁之類的導電性材料構成。電極支持體36可具有水冷構造。氣體擴散室36a設於電極支持體36之內部。多數氣體流通孔36b分別連通於氣體吐出孔34a。多數氣體流通孔36b分別由氣體擴散室36a朝下方(朝向載置台PD之側)延伸。
氣體導入口36c對氣體擴散室36a導入處理氣體。氣體導入口36c設於電極支持體36中。氣體供給管38連接於氣體導入口36c。
氣體源群40透過閥群42及流量控制器群45連接於氣體供給管38。氣體源群40具有多數氣體源。多數氣體源可包含：胺矽烷系氣體源、氧氣源、氫氣源、氮氣源、二氧化碳氣體源、氟碳氣體(氫氟碳氣體)源、氯氣及稀有氣體源。胺矽烷系氣體(後述氣體GB包含之氣體)可使用胺基數比較少之分子構造，例如，可使用單胺矽烷(H3 -Si-R(R係包含有機且可取代之胺基))。上述胺矽烷系氣體(後述氣體GB包含之氣體)可包含可具有1至3個矽原子之胺矽烷，且可包含具有1至3個胺基之胺矽烷。具有1至3個矽原子之胺矽烷可為具有1至3個胺基之單矽烷(單胺矽烷)、具有1至3個胺基之二矽烷或具有1至3個胺基之三矽烷。此外，上述胺矽烷可具有可取代之胺基。另外，上述胺基可被甲基、乙基、丙基及丁基中之任一者取代。再者，上述甲基、乙基、丙基或丁基可被鹵素取代。氟碳氣體可使用CF4 氣體、C4 F6 氣體、C4 F8 氣體之類的任意氟碳氣體。此外，稀有氣體可使用He氣體、Ar氣體之類的任意稀有氣體。
閥群42包含多數閥。流量控制器群45包含質量流控制器之類的多數流量控制器。氣體源群40之多數氣體源分別透過閥群42之對應閥及流量控制器群45之對應流量控制器，連接於氣體供給管38。因此，電漿處理裝置10可用個別調整後之流量，將來自氣體源群40之多數氣體源中選擇之一以上氣體源的氣體供給至處理容器12內。此外，在電漿處理裝置10中，沈積屏蔽46沿處理容器12之內壁設置成可自由連接分離。沈積屏蔽46亦設於支持部14之外周。沈積屏蔽46防止蝕刻副產物(沈積物)附著在處理容器12上，且可藉由在鋁材上被覆Y2 O3 等來構成。
排氣板48在處理容器12之底部側，且，設於支持部14與處理容器12之側壁間。排氣板48可例如藉由在鋁材上被覆Y2 O3 等來構成。排氣口12e在排氣板48之下方設於處理容器12中。排氣裝置50透過排氣管52連接於排氣口12e。排氣裝置50具有渦輪分子泵等之真空泵，且可使處理容器12內之空間減壓至所希望之真空度。搬入出口12g係晶圓W之搬入出口。搬入出口12g設於處理容器12之側壁。搬入出口12g可藉由閘閥54開閉。
第一高頻電源62係產生電漿產生用之第一高頻電力的電源，且產生27至100[MHz]之頻率，而在一例中係40[MHz]之高頻電力。第一高頻電源62透過匹配器66連接於上部電極30。匹配器66係用以使第一高頻電源62之輸出阻抗與負載側(下部電極EL側)之輸入阻抗匹配的電路。此外，第一高頻電源62亦可透過匹配器66連接於下部電極LE。
第二高頻電源64係產生用以將離子導入晶圓W之第二高頻電力，即高頻偏壓電力的電源，且產生400[kHz]至40.68[MHz]之範圍內的頻率，而在一例中係3.2[MHz]之高頻偏壓電力。第二高頻電源64透過匹配器68連接於下部電極LE。匹配器68係用以使第二高頻電源64之輸出阻抗與負載側(下部電極EL側)之輸入阻抗匹配的電路。此外，電源70連接於上部電極30。電源70施加用以將存在處理空間Sp內之正離子導入電極板34的電壓至上部電極30。在一例中，電源70係產生負直流電壓之直流電源。如此之電壓由電源70施加至上部電極30時，存在處理空間Sp中之正離子衝擊電極板34。藉此，由電極板34放出二次電子及/或矽。
控制部Cnt係具有處理器、記憶部、輸入裝置、顯示裝置等之電腦，且控制電漿處理裝置10之各部。具體而言，控制部Cnt連接於閥群42、流量控制器群45、排氣裝置50、第一高頻電源62、匹配器66、第二高頻電源64、匹配器68、電源70、加熱器電源HP及冷卻器單元。
控制部Cnt依據以輸入命令為基礎的程式庫來動作，並送出控制信號。藉由來自控制部Cnt之控制信號，可控制：由氣體源群供給之氣體的選擇及流量、排氣裝置50之排氣、來自第一高頻電源62及第二高頻電源64之電力供給、來自電源70之電壓施加、加熱器電源HP之電力供給及來自冷卻器單元之冷媒流量及冷媒溫度。此外，本說明書中揭示之被處理體之處理方法(圖1所示之方法MT)的各步驟可藉由控制部Cnt之控制使電漿處理裝置10之各部動作來實行。
接著，參照圖1詳細地說明一實施形態之方法MT。在以下說明中，與圖1及圖2一起參照圖3至圖7。圖3之(a)部係顯示實行圖1所示之主要步驟前的被處理體狀態的截面圖。圖3之(b)部至(d)部係顯示實行圖1所示之主要步驟後的被處理體狀態的截面圖。圖4之(a)部至(d)部係顯示實行圖1所示之主要步驟後的被處理體狀態的截面圖。圖5包含(a)部及(b)部，且係用以說明藉由一實施形態之方法MT達成之效果的圖。圖6之(a)部至(c)部係示意地顯示藉由實行圖1所示之程序形成膜之情形的圖。圖7之(a)部至(c)部係顯示圖1所示方法MT之蝕刻原理的圖。
在步驟ST1中，準備圖3之(a)部所示之晶圓W作為圖2所示之晶圓W。在步驟ST1中，準備圖3之(a)部所示之晶圓W，接著將晶圓W收容在電漿處理裝置10之處理容器12內，並載置在載置台PD上。在步驟ST1中準備之晶圓W，如圖3之(a)部所示地，具有：基材SB、被蝕刻層EL、有機膜OL、防止反射膜AL及遮罩MK1。
被蝕刻層EL設於基材SB上。被蝕刻層EL係由對有機膜OL選擇性地蝕刻之材料構成的層且可使用絕緣膜。被蝕刻層EL可由例如氧化矽(SiO2 )構成。此外，被蝕刻層EL可由多晶矽、氮化矽(SiN)之類的其他材料構成。
有機膜OL設於被蝕刻層EL上。有機膜OL係例如包含碳或矽之層且可為SOH(旋塗硬遮罩)層。有機膜OL只要是可對後述保護膜SX之材料(氧化矽膜)選擇地蝕刻的材料即可，不限於上述SOH。例如，有機膜OL之材料，除了上述SOH以外，亦可為SiN、多晶矽、非晶矽等。防止反射膜AL係含有矽之防止反射膜，且設於有機膜OL上。
此外，在以下說明中，為方便說明，有機膜OL分成第一層VL1及第二層VL2。即，有機膜OL係由第一層VL1及第二層VL2構成。第一層VL1與第二層VL2之邊界面非實體之面而是假想之面。第一層VL1及第二層VL2由相同材料形成，且沿著晶圓W之表面延伸。第二層VL2具有厚度LM。第二層VL2之厚度LM係例如大約10[nm]以上、20[nm]以下。防止反射膜AL設於第一層VL1上。第一層VL1設於第二層VL2上，且第二層VL2設於被蝕刻層EL上。第二層VL2設於被蝕刻層EL上(被蝕刻層EL之表面FC)。此外，在後述步驟ST2後，藉由步驟ST2形成之遮罩ALM設於有機膜OL(具體而言，第一層VL1)上。
遮罩MK1設於防止反射膜AL上。遮罩MK1係由抗蝕材料構成之抗蝕遮罩，且藉由光刻技術使抗蝕層圖案化而製成。遮罩MK1部分地覆蓋防止反射膜AL。遮罩MK1界定使防止反射膜AL部份地露出之開口(圖案)。遮罩MK1之圖案係例如列間距圖案。遮罩MK1可具有在平面圖中提供圓形開口之圖案。或者，遮罩MK1可具有在平面圖中提供橢圓形開口之圖案。
在步驟ST1後之步驟ST2中，蝕刻防止反射膜AL。具體而言，由氣體源群40之多數氣體源中選擇的氣體源，以包含氟碳氣體的氣體作為處理氣體而供給至處理容器12內。接著，由第一高頻電源62供給高頻電力。由第二高頻電源64供給高頻偏壓電力。藉由使排氣裝置50動作，設定處理容器12內之空間的壓力為預定壓力。藉此，產生包含氟碳氣體之處理氣體的電漿。產生之電漿中包含氟之活性種蝕刻防止反射膜AL之全區域中由遮罩MK1露之的區域。藉此，由防止反射膜AL形成遮罩ALM。遮罩ALM在對有機膜OL蝕刻時作為遮罩使用。
在步驟ST2後之步驟ST3中，在收容晶圓W之電漿處理裝置10的處理容器12內產生氣體GA(第一氣體)之電漿，接著使用電漿及遮罩ALM蝕刻第一層VL1到第二層VL2為止，由第一層VL1形成後述之遮罩OLM1。具體而言，由氣體源群40之多數氣體源中選擇的氣體源，供給氣體GA氣體至處理容器12內作為處理氣體。氣體GA可包含氫氣及氮氣。接著，由第一高頻電源62供給高頻電力。由第二高頻電源64供給高頻偏壓電力。藉由使排氣裝置50動作，設定處理容器12內之壓力為預定壓力。如上所述，可在處理容器12之處理空間Sp內產生氣體GA之電漿。產生之電漿中的氫活性種，即氫自由基蝕刻第一層VL1之全區域中由遮罩ALM露出的區域。此外，步驟ST3至步驟ST7之一連串步驟係藉由重複實行程序SQ1，在藉由步驟ST3之蝕刻形成的第一層VL1側面(具體而言，藉由步驟ST3形成之遮罩OLM1的側面SF)以保形方式形成保護膜SX的步驟，且實行各步驟後之晶圓W顯示於圖3之(b)部至(d)部。
在步驟ST3中，如圖3之(b)部所示地，蝕刻有機膜OL中之第一層VL1，即由有機膜OL與被蝕刻層EL之界面(被蝕刻層EL之表面FC)蝕刻有機膜OL到厚度LM為止。換言之，在步驟ST3中，以有機膜OL中殘留厚度LM之膜的方式，即，以殘留第二層VL2之方式，蝕刻有機膜OL。藉由步驟ST3，由第一層VL1形成遮罩OLM1。遮罩OLM1設於第二層VL2上。遮罩ALM及遮罩OLM1在對第二層VL2蝕刻時作為遮罩使用。此外，藉由包含氫氣及氮氣之氣體GA，可良好地保護第一層VL1之側面同時對第一層VL1進行蝕刻，因此可良好地實現藉由步驟ST3由第一層VL1形成之遮罩OLM1的垂直性。
在步驟ST3後之步驟ST4中，藉由在處理容器12內產生電漿並施加負直流電壓至設於處理容器12之上部電極30，在遮罩ALM之表面及遮罩OLM1之側面SF上照射二次電子，接著形成氧化矽膜之保護膜。步驟ST4係在蝕刻有機膜OL之第一層VL1到第二層VL2為止後(步驟ST3後)，在遮罩OLM1之側面SF上以保形方式形成保護膜SX前(實行程序SQ1前)實行。此外，方法MT亦可在實行步驟ST3後，未實行步驟ST4之情形下實行步驟ST5a(程序SQ1)。
在步驟ST4後，在圖1所示之方法MT中，蝕刻第一層VL1到第二層VL2為止後(步驟ST4後)，實行程序SQ1一次(單位循環)以上。藉由程序SQ1開始到後述步驟ST7為止之一連串步驟，在藉由步驟ST3形成之遮罩OLM1的側面SF以保形方式形成保護膜SX。程序SQ1包含步驟ST5a、步驟ST5b、步驟ST5c及步驟ST5d。
首先，在步驟ST5a中，供給含有矽之氣體GB(第三氣體)至處理容器12內。氣體GB包含胺矽烷系氣體。由氣體源群40之多數氣體源中選擇之氣體源供給氣體GB至處理容器12內。氣體GB係例如使用單胺矽烷(H3 -Si-R(R係胺基))作為胺矽烷系氣體。在步驟ST5a中未產生氣體GB之電漿。
如圖6之(a)部所示地，氣體GB之分子附著在晶圓W之表面作為反應前驅物。氣體GB之分子(單胺矽烷)藉由依據化學鍵結之化學吸附來吸附在晶圓W的表面上，且未使用電漿。此外，只要可藉由化學鍵結附著在表面上且含有矽，亦可使用單胺矽烷以外之氣體。
氣體GB選擇單胺矽烷系氣體的原因是單胺矽烷具有有比較高之負電性且有極性的分子構造，因此可比較容易進行化學吸附。藉由在晶圓W之表面上附著氣體GB之分子而形成之層Ly1(參照圖6之(b)部)由於該附著係化學吸附而呈接近單分子層(單層)之狀態。因為單胺矽烷之胺基(R)越小，吸附在晶圓W表面上之分子的分子構造越小，所以減少起因於分子之大小之立體障礙效應，因此氣體GB之分子可均一地吸附在晶圓W之表面上，且層Ly1可對晶圓W之表面形成均一之膜厚。例如，藉由氣體GB包含之單胺矽烷(H3 -Si-R)與晶圓W表面之OH基反應，形成反應前驅物之H3 -Si-O，因此形成H3 -Si-O之單分子層的層Ly1。因此，可對晶圓W之表面，與晶圓W之圖案密度無關地，用均一之膜厚以保形方式形成反應前驅物之層Ly1。
在步驟ST5a後之步驟ST5b中，沖洗處理容器12內之空間。具體而言，排出在步驟ST5a中供給之氣體GB。在步驟ST5b中亦可供給氮氣之類的惰性氣體至處理容器12作為沖洗氣體。即，步驟ST5b之沖洗可為使惰性氣體流入處理容器12內或真空抽吸之沖洗中的任一者。在步驟ST5b中亦可去除過剩地附著在晶圓W上的分子。由以上可知，如圖6之(b)部所示地，反應前驅物之層Ly1成為極薄之單分子層。
在步驟ST5b後之步驟ST5c中，如圖6之(b)部所示地，在處理容器12內產生氣體GC(第四氣體)之電漿P1。具體而言，由氣體源群40之多數氣體源中選擇之氣體源，供給包含二氧化碳氣體之氣體GC至處理容器12內。氣體GC，除了二氧化碳氣體，可為含有氧原子之其他氣體，例如，亦可為氧氣。接著，由第一高頻電源62供給高頻電力。此時，亦可施加第二高頻電源64之偏壓電力。此外，亦可未使用第一高頻電源62而只使用第二高頻電源64來產生電漿。藉由使排氣裝置50動作，設定處理容器12內之空間的壓力為預定壓力。
如上所述地藉由實行步驟ST5a附著於晶圓W之表面上的分子(構成層Ly1之單分子層)包含矽與氫之鍵結。矽與氫之鍵結能比矽與氧之鍵結能低。因此，產生包含二氧化碳之氣體GC的電漿P1時，產生氧之活性種，例如，氧自由基，接著用氧取代構成層Ly1之單分子層之分子的氫，並如圖6之(c)部份所示地，形成氧化矽膜之層Ly2為單分子層。
在步驟ST5c後之步驟ST5d中，沖洗處理容器12內之空間。具體而言，排出在步驟ST5c中供給之氣體GC。在步驟ST5c中亦可供給氮氣之類的惰性氣體至處理容器12作為沖洗氣體。即，步驟ST5d之沖洗可為使惰性氣體流入處理容器12內或真空抽吸之沖洗中的任一者。
在以上說明之程序SQ1中，在步驟ST5b中進行沖洗，並在步驟ST5b後之步驟ST5c中用氧取代構成層Ly1之分子的氫。因此，與ALD法同樣地，藉由實行一次程序SQ1，在晶圓W之表面上(特別是遮罩OLM1之側面SF上)，不論遮罩MK1之圖案疏密都可用薄且均一之膜厚以保形方式形成氧化矽膜之層Ly2。此外，與在上述程序SQ1實行之ALD法同樣的步驟雖然可為在同一處理容器12內實行之製程，但不限於此，亦可暫時由處理容器12搬出晶圓W，接著在另一處理容器12內實行。
在程序SQ1後之步驟ST6中，判定是否結束程序SQ1之實行。具體而言，在步驟ST6中，判定程序SQ1之實行次數是否達到預定次數。決定程序SQ1之實行次數係決定形成在圖3之(c)部所示之晶圓W上(特別是遮罩OLM1之側面SF上)的氧化矽膜的保護膜SX厚度。即，藉由實行一次程序SQ1形成之氧化矽膜的膜厚與程序SQ1之實行次數的積，實質地決定最後形成在晶圓W上之保護膜SX的厚度。因此，根據形成在晶圓W上之保護膜SX的所希望厚度，設定程序SQ1之實行次數。
在步驟ST6中判定程序SQ1之實行次數未到達預定次數時(步驟ST6：否)，再重複實行程序SQ1。另一方面，在步驟ST6中判定程序SQ1之實行次數到達預定次數時(步驟ST6：是)，結束實行程序SQ1。藉此，如圖3之(c)部所示地，在晶圓W之表面上(特別是遮罩OLM1之側面SF上)形成氧化矽膜之保護膜SX。即，藉由程序SQ1之實行次數只重複預定次數，不論遮罩MK1之圖案疏密都可用均一之膜厚以保形方式在晶圓W之表面(特別是遮罩OLM1之側面SF)上形成具有預定膜厚之保護膜SX。程序SQ1之實行次數越少，遮罩OLM1之側面SF的保護膜SX厚度越小。
如圖3之(c)部所示地，保護膜SX包含區域R1、區域R2及區域R3。區域R3係在遮罩ALM之側面上及遮罩OLM1之側面SF上，沿著各側面延伸之區域。區域R3由藉步驟ST3形成之遮罩OLM1的表面延伸到區域R1之下側。區域R1在遮罩ALM之上面上及區域R3上延伸。區域R2在與相鄰區域R3間且在藉步驟ST3形成之遮罩OLM1的表面上延伸。如上所述地，因為藉由重複程序SQ1，與ALD法同樣地形成保護膜SX，所以不論遮罩MK1之圖案疏密，各個區域R1、區域R2及區域R3之膜厚都是互相大略相等之膜厚。
在步驟ST6：是後之步驟ST7中，蝕刻(深蝕刻)保護膜SX以去除區域R1及區域R2。在步驟ST7中，重複實行程序SQ1後在處理容器12內產生氣體GD(第五氣體)之電漿，接著使用該電漿去除形成在第二層VL2之表面的膜(保護膜SX之區域R2)。在步驟ST7中，去除保護膜SX之區域R2，同時去除區域R1。為去除區域R1及區域R2，需要異向性之蝕刻條件。因此，在步驟ST7中，由氣體源群40之多數氣體源中選擇之氣體源，供給包含含有氟之氣體GD的處理氣體至處理容器12內。氣體GD係含有氟之氣體，例如，可包含氟碳氣體。接著，由第一高頻電源62供給高頻電力。由第二高頻電源64供給高頻偏壓電力。藉由使排氣裝置50動作，設定處理容器12內之空間的壓力為預定壓力。藉此，產生氟碳氣體之電漿。產生之電漿中包含氟的活性種藉由高頻偏壓電力朝垂直方向導入，優先地蝕刻區域R1及區域R2。藉由步驟ST7，如圖3之(d)部所示地，選擇地去除區域R1及區域R2，在保護膜SX中只殘存區域R3。藉由去除區域R2，露出第二層VL2之表面。
第二層VL2之厚度LM在實行去除遮罩ALM之後述步驟ST8前係10[nm]以上、20[nm]以下。此外，在以下之說明中，為方便起見，第二層VL2分成第三層VL21及第四層VL22。即，第二層VL2係由第三層VL21及第四層VL22構成。第三層VL21與第四層VL22之邊界面非實體之面而是假想之面。第三層VL21及第四層VL22由相同材料形成，且沿晶圓W之表面延伸。
在步驟ST7後之步驟ST8中，在處理容器12內，產生氣體GE(第二氣體)之電漿，接著使用該電漿藉由蝕刻去除遮罩ALM。該步驟ST8係在實行蝕刻被蝕刻層EL之處理(程序SQ2及步驟ST11)前實行，更詳而言之，在實行蝕刻有機膜OL之第二層VL2到被蝕刻層EL為止之處理(步驟ST9)前實行。具體而言，由氣體源群40之多數氣體源中選擇之氣體源，供給氣體GE至處理容器12內作為處理氣體。氣體GE包含氟或氯。氣體GE可為氫氟碳氣體(例如CH3 F氣體)、氧氣及稀有氣體(例如，Ar氣體)之混合氣體。或者，氣體GE可為氟碳氣體(例如CF4 氣體)。或者，氣體GE可為氯氣、氧氣及稀有氣體(例如，Ar氣體)之混合氣體。接著，由第一高頻電源62供給高頻電力。由第二高頻電源64供給高頻偏壓電力。藉由使排氣裝置50動作，設定處理容器12內之空間的壓力為預定壓力。藉此，產生氣體GE之電漿。產生之電漿中包含氟或氯的活性種蝕刻遮罩ALM。藉此，如圖4之(a)部所示地，去除遮罩ALM。此外，在步驟ST8中去除遮罩ALM，同時亦蝕刻第二層VL2到第四層VL22為止。即，藉由步驟ST8，如圖3之(d)部及圖4之(a)部所示地，蝕刻第二層VL2中之第三層VL21，並殘存第四層VL22。第三層VL21藉由步驟ST8之蝕刻成為遮罩VLM。藉由遮罩OLM1、區域R3及遮罩VLM構成遮罩MK2。遮罩MK2在對第四層VL22蝕刻時作為遮罩使用。
在步驟ST8後之步驟ST9中，使用遮罩MK2，蝕刻第四層VL22到被蝕刻層EL之表面FC為止，並形成遮罩OLM2。即，藉由步驟ST8及步驟ST9，由第二層VL2形成遮罩OLM2。遮罩OLM2包含遮罩VLM。遮罩OLM2設於被蝕刻層EL之表面FC上，且遮罩OLM1及區域R3設於遮罩OLM2上。遮罩OLM2設於遮罩OLM1及區域R3與被蝕刻層EL之間。藉由遮罩OLM1、區域R3及遮罩OLM2構成遮罩MK3。遮罩MK3在對被蝕刻層EL蝕刻時作為遮罩使用。
步驟ST9之第四層VL22的蝕刻係在處理容器12內，產生氣體GF(第六氣體)之電漿，接著使用該電漿及遮罩MK2，一面維持步驟ST3之蝕刻後的遮罩OLM1形狀，一面蝕刻第二層VL2(具體而言，第四層VL22)到被蝕刻層EL為止。具體而言，由氣體源群40之多數氣體源中選擇的氣體源供給包含氫氣及氮氣之混合氣體的氣體GF至處理容器12內作為處理氣體。氣體GF可包含氮氣及氫氣。由第一高頻電源62供給高頻電力。由第二高頻電源64供給高頻偏壓電力。藉由使排氣裝置50動作，設定處理容器12內之空間的壓力為預定壓力。藉此，產生氣體GF之電漿。產生之電漿中的活性種蝕刻第四層VL22。藉此，如圖4之(b)部所示地，蝕刻第四層VL22。因此，在到步驟ST9為止之步驟中蝕刻第二層VL2，並形成遮罩OLM2。
在到步驟ST9為止之步驟中形成的遮罩MK3側面，如圖5之(a)部所示地，對被蝕刻層EL之表面FC具有充分之垂直性。遮罩MK3之側面與被蝕刻層EL之表面FC中連接於該側面之區域形成的角q1為大致直角。如此之遮罩MK3的垂直性係起因於有機膜OL(遮罩OLM1)之側面受到在步驟ST8到步驟ST9中遮罩MK2包含之區域R3，即，藉由程序SQ1及步驟ST6形成在有機膜OL側面之氧化矽膜的保護膜SX(區域R3)的保護。另一方面，如圖5之(b)部所示地，在有機膜OL側面未形成氧化矽膜等之保護膜的晶圓W1中，去除遮罩ALM後蝕刻有機膜OL並由有機膜OL形成遮罩OLM3作為比較例時，遮罩OLM3之側面形成朝向被蝕刻層EL之表面FC的上方頭端變細之錐形，因此沒有對被蝕刻層EL之表面FC的充分垂直性。即，藉由去除遮罩ALM後之蝕刻由有機膜OL形成之遮罩OLM3的側面與被蝕刻層EL之表面FC中連接於該側面之區域形成的角q2比上述遮罩MK1之側面的角q1大。因此，遮罩MK3側面對被蝕刻層EL之表面FC的垂直性可藉由在去除遮罩ALM後進行之步驟ST9的蝕刻中保護膜SX(區域R3)保護有機膜OL(遮罩OLM1)來實現。
在步驟ST9後，實行程序SQ2至步驟ST11之一連串步驟。程序SQ2至步驟ST11之一連串步驟係蝕刻被蝕刻層EL之步驟。在程序SQ2至步驟ST11之一連串步驟中，特別重複實行程序SQ2，去除被蝕刻層EL之每一原子層，藉此蝕刻被蝕刻層EL。
首先，在步驟ST9後實行程序SQ2一次(單位循環)以上。程序SQ2係藉由與ALE[原子層蝕刻(Atomic Layer Etching)]法同樣之方法，不論遮罩MK3之圖案疏密都可用高選擇比精密地蝕刻被蝕刻層EL中未被遮罩MK3覆蓋之區域的一連串步驟，且包含在程序SQ2中依序實行之步驟ST10a、步驟ST10b、步驟ST10c及步驟ST10d。
步驟ST10a在處理容器12內產生氣體GG(第七氣體)之電漿，且如圖4之(b)部所示地，在被蝕刻層EL之表面FC的原子層上形成包含該電漿含有之自由基的混合層MX。在步驟ST10a中，在晶圓W載置在靜電吸盤ESC上之狀態下，供給氣體GG至處理容器12內，接著產生該氣體GG之電漿。氣體GG係適合蝕刻含有矽之被蝕刻層EL的蝕刻氣體，且包含氟碳系氣體、稀有氣體及氧氣，例如，可為C4 F6 /Ar/O2 氣體。具體而言，由氣體源群40之多數氣體源中選擇的氣體源供給包含C4 F6 /Ar/O2 氣體之氣體GG至處理容器12內。接著，由第一高頻電源62供給高頻電力，且由第二高頻電源64供給高頻偏壓電力，並藉由使排氣裝置50動作設定處理容器12內之空間的壓力為預先設定之壓力。如此，在處理容器12內產生氣體GG之電漿。氣體GG之電漿包含碳自由基及氟自由基。
圖7係顯示圖1所示方法MT(程序SQ2)中之蝕刻原理的圖。在圖7中，空白之圓(白圓)表示構成被蝕刻層EL之原子，而塗黑之圓(黑圓)表示自由基，被圓包圍之「+」表示後述氣體GH包含之稀有氣體原子的離子(例如Ar原子的離子)。如圖7之(a)部所示地，藉由步驟ST10a，供給氣體GG之電漿包含的碳自由基及氟自由基至被蝕刻層EL之表面的原子層。如此，藉由步驟ST10a，在被蝕刻層EL之表面的原子層上形成包含構成被蝕刻層EL之原子與碳自由基及氟自由基的混合層MX。
如上所述，由於氣體GG包含氟碳系氣體，在步驟ST10a中，供給氟自由基及碳自由基至被蝕刻層EL之表面FC的原子層，可形成在表面FC之原子層中含有該兩自由基的混合層MX。此外，氟自由基量之調節可藉由電源70之直流電壓來控制。
在步驟ST10a後之步驟ST10b中，沖洗處理容器12內之空間。具體而言，排出在步驟ST10a中供給之氣體GG。在步驟ST10b中亦可供給氮氣或稀有氣體(例如Ar氣體等)之類的惰性氣體至處理容器12作為沖洗氣體。即，步驟ST10b之沖洗可為使惰性氣體流入處理容器12內或真空抽吸之沖洗中的任一者。
在步驟ST10b後之步驟ST10c中，在處理容器12內產生氣體GH(第八氣體)之電漿，接著施加偏電壓至該電漿以去除混合層MX。氣體GH包含稀有氣體，例如可包含Ar氣體。具體而言，由氣體源群40之多數氣體源中選擇之氣體源，供給包含稀有氣體(例如Ar氣體)之氣體GH至處理容器12內，接著由第一高頻電源62供給高頻電力，且由第二高頻電源64供給高頻偏壓電力，並藉由使排氣裝置50動作設定處理容器12內之空間的壓力為預先設定之壓力。如此，在處理容器12內產生氣體GH之電漿。產生之電漿中的氣體GH原子的離子(例如Ar原子的離子)藉由高頻偏壓電力朝垂直方向導入，衝擊被蝕刻層EL之表面FC的混合層MX，因此供給能量至混合層MX。如圖7之(b)部所示地，藉由步驟ST10c，透過氣體GH原子之離子供給能量至形成在被蝕刻層EL之表面FC上的混合層MX，接著藉由該能量由被蝕刻層EL去除混合層MX。
如上所述，由於氣體GH包含稀有氣體，在步驟ST10c中，藉由該稀有氣體之電漿由偏電壓接受的能量，可由表面FC去除形成在被蝕刻層EL之表面FC上的混合層MX。
在步驟ST10c後之步驟ST10d中，沖洗處理容器12內之空間。具體而言，排出在步驟ST10c中供給之氣體GH。在步驟ST10d中亦可供給氮氣或稀有氣體(例如Ar氣體等)之類的惰性氣體至處理容器12作為沖洗氣體。即，步驟ST10d之沖洗可為使惰性氣體流入處理容器12內或真空抽吸之沖洗中的任一者。如圖7之(c)部所示地，藉由在步驟ST10d中進行之沖洗，亦可充分地去除構成被蝕刻層EL之表面FC的混合層混合物的原子及氣體GH之電漿包含的過剩離子(例如Ar原子的離子)。
在程序SQ2後之步驟ST11中，判定是否結束程序SQ2之實行。具體而言，在步驟ST11中，判定程序SQ2之實行次數是否達到預先設定之次數。決定程序SQ2之實行次數係決定對被蝕刻層EL之蝕刻程度(深度)。程序SQ2可重複進行，以便蝕刻被蝕刻層EL到基材SB之表面為止。即，可決定程序SQ2之實行次數，使藉由實行一次(單位循環)程序SQ2蝕刻之被蝕刻層EL的厚度與程序SQ2之實行次數的積成為被蝕刻層EL本身之全厚度。因此，可根據被蝕刻層EL之厚度，設定程序SQ2之實行次數。
在步驟ST11中判定程序SQ2之實行次數未到達預先設定之次數時(步驟ST11：否)，再重複實行程序SQ2。另一方面，在步驟ST11中判定程序SQ2之實行次數到達預先設定之次數時(步驟ST11：是)，結束程序SQ2之實行。藉此，如圖4之(c)部所示地，蝕刻被蝕刻層EL，形成圖案EL1。圖案EL1設於基材SB之表面上。圖案EL1位於基材SB與遮罩OLM2之間。即，藉由只重複程序SQ2預先設定之次數，不論遮罩MK3(遮罩MK1)之圖案疏密都可用高選擇比精密地蝕刻被蝕刻層EL。
此外，藉由程序SQ2及步驟ST11之一連串步驟，蝕刻被蝕刻層EL，同時如圖4之(c)部所示地，藉由蝕刻去除遮罩MK3中之遮罩OLM1及區域R3，並殘存遮罩OLM2。
在步驟ST11：是後之步驟ST12中，在收容晶圓W之電漿處理裝置10的處理容器12內產生氣體GI之電漿，接著使用該電漿藉由蝕刻去除遮罩MK3中殘存到步驟ST11：是為止之遮罩OLM2。具體而言，由氣體源群40之多數氣體源中選擇之氣體源，供給氣體GI至處理容器12內作為處理氣體。氣體GI包含氧氣。接著，由第一高頻電源62供給高頻電力。由第二高頻電源64供給高頻偏壓電力。藉由使排氣裝置50動作，設定處理容器12內之空間的壓力為預定壓力。如上所述，可在處理容器12之處理空間Sp內產生氣體GI之電漿。產生之電漿中的氧活性種的氧自由基蝕刻遮罩OLM2。到步驟ST12為止，由晶圓W去除防止反射膜AL及有機膜OL，且在晶圓W上，如圖4之(d)部所示地，殘存基材SB及設於基材SB上之圖案EL1。圖案EL1係藉由步驟ST12由被蝕刻層EL形成。
以下，分別顯示步驟ST2至ST4、步驟ST5a、步驟ST5c、步驟ST7至ST9、步驟ST10a、步驟ST10c、步驟ST12、程序SQ1、程序SQ2之主要加工條件。
＜步驟ST2＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：50[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：500[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：300[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體：CF4 氣體 處理氣體之流量[sccm]：600[sccm] 處理時間[s]：28[s]
＜步驟ST3＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：20[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：500[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：400[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GA)：N2 /H2 處理氣體之流量[sccm]：(N2 氣體)200[sccm]、(H2 氣體)200[sccm] 處理時間[s]：40[s]
＜步驟ST4＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：50[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：300[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：0[W] 電源70之直流電壓值[V]：-900[V] 處理氣體：H2 /Ar氣體 處理氣體之流量[sccm]：(H2 氣體)100[sccm]、(Ar氣體)800[sccm] 處理時間[s]：60[s]
＜步驟ST5a＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：100[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：0[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：0[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GB)：單胺矽烷(H3 -Si-R(R係胺基)) 處理氣體之流量[sccm]：50[sccm] 處理時間[s]：15[s]
＜步驟ST5c＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：200[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：300[W]、10[kHz]、負載50 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：0[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GC)：CO2 氣體 處理氣體之流量[sccm]：300[sccm] 處理時間[s]：5[s] 此外，在步驟ST5c中，在實行用上述處理條件進行之處理前，實行以下之處理。 處理容器12內之壓力[mTorr]：0[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：0[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：0[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GC)：CO2 氣體 處理氣體之流量[sccm]：300[sccm] 處理時間[s]：10[s]
＜步驟ST7＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：20[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：100[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：100[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GD)：CF4 /Ar氣體 處理氣體之流量[sccm]：(CF4 氣體)50[sccm]、(Ar氣體)300[sccm] 處理時間[s]：25[s]
＜步驟ST8＞ (條件Cond1) 處理容器12內之壓力[mTorr]：50[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：100[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：300[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GE)：CH3 F/Ar/O2 氣體 處理氣體之流量[sccm]：(CH3 F氣體)40[sccm]、(Ar氣體)90[sccm]、(O2 氣體)22[sccm] 處理時間[s]：45[s] 此外，步驟ST8之處理條件的實施例可包含下述條件Cond2、Cond3中之任一條件來取代上述條件Cond1。 (條件Cond2) 處理容器12內之壓力[mTorr]：100[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：500[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：300[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GE)：CF4 氣體 處理氣體之流量[sccm]：200[sccm] 處理時間[s]：30[s] (條件Cond3) 處理容器12內之壓力[mTorr]：200[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：100[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：400[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GE)：Cl2 /Ar/O2 氣體 處理氣體之流量[sccm]：(Cl2 氣體)70[sccm]、(Ar氣體)500[sccm]、(O2 氣體)18[sccm] 處理時間[s]：30[s]
＜步驟ST9＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：20[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：600[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：400[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GF)：N2 /H2 氣體 處理氣體之流量[sccm]：(N2 氣體)200[sccm]、(H2 氣體)200[sccm] 處理時間[s]：15[s]
＜步驟ST10a＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：30[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：100[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：350[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GG)：C4 F6 /Ar/O2 氣體 處理氣體之流量[sccm]：(C4 F6 氣體)4(5)[sccm]、(Ar氣體)750[sccm]、(O2 氣體)3.5[sccm] 處理時間[s]：3[s]
＜步驟ST10c＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：30[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：100[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：350[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GH)：Ar氣體 處理氣體之流量[sccm]：750[sccm] 處理時間[s]：4.5[s]
＜步驟ST12＞ 處理容器12內之壓力[mTorr]：80[mTorr] 第一高頻電源62之高頻電力值[W]：500[W] 第二高頻電源64之高頻電力值[W]：150[W] 電源70之直流電壓值[V]：0[V] 處理氣體(氣體GI)：O2 氣體 處理氣體之流量[sccm]：375[sccm] 處理時間[s]：90[s]
＜程序SQ1＞ 重複次數：10次 ＜程序SQ2＞ 重複次數：30次
在上述方法MT中，首先蝕刻有機膜OL之一部份(第一層VL1)，接著在蝕刻有機膜OL之第二層VL2前，在藉由該蝕刻形成之遮罩OLM1的側面SF上以保形方式形成保護膜SX。如此，在有機膜OL之蝕刻中，在程序SQ1至步驟ST7之一連串步驟中，由於先在由蝕刻有機膜OL後形成之有機膜構成的遮罩OLM1側面SF上形成保護膜SX，在後續蝕刻第二層VL2時，可抑制對遮罩OLM1之蝕刻。因此，可一面維持遮罩OLM1之形狀，一面蝕刻第二層VL2。因此，在包含程序SQ1至步驟ST7之一連串步驟的對有機膜OL的蝕刻處理(步驟ST3至步驟ST9)中，可獨立地控制蝕刻後之有機膜的頂CD(對應於遮罩OLM1上端之寬度)及底CD(對應於遮罩OLM2之寬度)。此外，在步驟ST8中，由於在蝕刻被蝕刻層EL前去除遮罩ALM，在去除遮罩ALM之時點成為維持有機膜(遮罩OLM1及遮罩OLM2)之垂直形狀的狀態，因此在後續之對被蝕刻層EL的蝕刻處理等中，可擴大處理邊限。
此外，由於氣體GE含有氟、氯之鹵素，可良好地去除遮罩ALM。
另外，由於氣體GA含有氫氣及氮氣，可良好地進行對有機膜OL(特別是第一層VL1)之蝕刻。
此外，由於保護膜SX係氧化膜，對第二層VL2進行對氧化膜具高選擇比之蝕刻時，可良好地控制對第二層VL2之蝕刻量。
另外，程序SQ1及步驟ST6，藉由與ALD(原子層沉積(Atomic Layer Deposition))法同樣之方法，在第一層VL1(特別是遮罩OLM1)之側面SF上以保形方式形成保護膜SX，因此可提高對第一層VL1(特別是遮罩OLM1)之保護強度，並且可用均一之膜厚形成保護第一層VL1(特別是遮罩OLM1)的保護膜SX。
此外，由於氣體GB包含胺矽烷系氣體，藉由步驟ST5a，矽之反應前驅物沿著第一層VL1(特別是遮罩OLM1)之側面SF等的原子層形成在第一層等之上。
另外，使用包含單胺矽烷之氣體GB，可在步驟ST5a中形成矽之反應前驅物。
此外，氣體GB包含之胺矽烷系氣體可包含具有1至3個胺基之胺矽烷。另外，氣體GB包含之胺矽烷系氣體可使用具有1至3個矽原子之胺矽烷。再者，氣體GB包含之胺矽烷系氣體可使用具有1至3個胺基之胺矽烷。
另外，由於氣體GC包含氧原子，在步驟ST5c中，藉由該氧原子與設於第一層VL1(特別是遮罩OLM1)等上之矽反應前驅物結合，可在第一層VL1(特別是遮罩OLM1)等上以保形方式形成氧化矽之保護膜。此外，氣體GC係二氧化碳氣體時，由於氣體GC包含碳原子，可藉由該碳原子抑制氧原子對第一層VL1(特別是遮罩OLM1)等之侵蝕。
此外，使用包含氟之氣體GD的電漿異向地進行對藉由重複實行程序SQ1形成之保護膜SX的蝕刻，可選擇地去除形成在第二層VL2之表面的保護膜SX(特別是區域R2)，因此在該去除後，可對第二層VL2進行蝕刻。
另外，由於氣體GD可包含氟碳氣體，可蝕刻在程序SQ1及步驟ST6形成之保護膜SX(特別是區域R1及區域R2)。
此外，在步驟ST3中，在蝕刻第一層VL1到第二層VL2為止後，在第一層VL1(特別是遮罩OLM1)上照射二次電子，因此可在形成保護膜SX前改質遮罩OLM1，並可抑制因後續步驟產生之遮罩OLM1的損傷。
另外，由於蝕刻第二層VL2，特別是第四層VL22到被蝕刻層EL為止，可露出被蝕刻層EL之表面FC，因此可對被蝕刻層EL進行後續之蝕刻。
此外，藉由包含氫氣及氮氣之氣體GF的電漿，可垂直性良好地進行對有機膜(有機膜OL之第二層VL2，特別是第四層VL22)之蝕刻，因此可抑制因蝕刻產生之圖案寬度的變動。
另外，程序SQ2及步驟步驟11之一連串步驟藉由與ALE法[原子層蝕刻(Atomic Layer Etching) 法]同樣之方法，可去除被蝕刻層EL之每一原子層。
此外，若第二層VL2之厚度LM為[10nm]以上、20[nm]以下，可在步驟ST8中良好地調節第二層VL2之寬度。
以上，雖然在較佳實施形態中圖示並說明本發明之原理，但在所屬技術領域中具有通常知識者了解本發明在不偏離如此原理之情形下可變更配置及細節。本發明不限於本實施形態揭示之特定結構。因此，請求對來自申請專利範圍及其精神範圍之全部修正及變更的權利。
10‧‧‧電漿處理裝置 12‧‧‧處理容器 12e‧‧‧排氣口 12g‧‧‧搬入出口 14‧‧‧支持部 18a‧‧‧第一板 18b‧‧‧第二板 22‧‧‧直流電源 23‧‧‧開關 24‧‧‧冷媒流路 26a‧‧‧配管 26b‧‧‧配管 28‧‧‧氣體供給線 30‧‧‧上部電極 32‧‧‧絕緣性遮蔽構件 34‧‧‧電極板 34a‧‧‧氣體吐出孔 36‧‧‧電極支持體 36a‧‧‧氣體擴散室 36b‧‧‧氣體流通孔 36c‧‧‧氣體導入口 38‧‧‧氣體供給管 40‧‧‧氣體源群 42‧‧‧閥群 45‧‧‧流量控制器群 46‧‧‧沈積屏蔽 48‧‧‧排氣板 50‧‧‧排氣裝置 52‧‧‧排氣管 54‧‧‧閘閥 62‧‧‧第一高頻電源 64‧‧‧第二高頻電源 66‧‧‧匹配器 68‧‧‧匹配器 70‧‧‧電源 AL‧‧‧防止反射膜 ALM‧‧‧遮罩 Cnt‧‧‧控制部 EL‧‧‧被蝕刻層 EL1‧‧‧圖案 ESC‧‧‧靜電吸盤 FC‧‧‧表面 FR‧‧‧聚焦環 GA‧‧‧氣體(第一氣體) GB‧‧‧氣體(第三氣體) GC‧‧‧氣體(第四氣體) GD‧‧‧氣體(第五氣體) GE‧‧‧氣體(第二氣體) GF‧‧‧氣體(第六氣體) GG‧‧‧氣體(第七氣體) GH‧‧‧氣體(第八氣體) GI‧‧‧氣體 HP‧‧‧加熱器電源 HT‧‧‧加熱器 LE‧‧‧下部電極 LM‧‧‧厚度 Ly1‧‧‧層 Ly2‧‧‧層 MK1‧‧‧遮罩 MK2‧‧‧遮罩 MK3‧‧‧遮罩 MT‧‧‧方法 MX‧‧‧混合層 OL‧‧‧有機膜 OL1‧‧‧有機膜 OLM1‧‧‧遮罩 OLM2‧‧‧遮罩 OLM3‧‧‧遮罩 P1‧‧‧電漿 PD‧‧‧載置台 R1‧‧‧區域 R2‧‧‧區域 R3‧‧‧區域 SB‧‧‧基板 SF‧‧‧側面 Sp‧‧‧空間 SQ1‧‧‧程序(第一程序) SQ2‧‧‧程序(第二程序) ST1~ST4‧‧‧步驟 ST5a~ST5d‧‧‧步驟 ST6~ST9‧‧‧步驟 ST10a~ST10d‧‧‧步驟 ST11‧‧‧步驟 ST12‧‧‧步驟 SX‧‧‧保護膜 VLM‧‧‧遮罩 VL1‧‧‧第一層 VL2‧‧‧第二層 VL21‧‧‧第三層 VL22‧‧‧第四層 W‧‧‧晶圓 W1‧‧‧晶圓 q1‧‧‧角 q2‧‧‧角
圖1係顯示一實施形態之方法的流程圖。 圖2係顯示電漿處理裝置之一例的圖。 圖3包含(a)部、(b)部、(c)部及(d)部，圖3之(a)部係顯示實行圖1所示之主要步驟前的被處理體狀態的截面圖，且圖3之(b)部至(d)部係顯示實行圖1所示之主要步驟後的被處理體狀態的截面圖。 圖4包含(a)部、(b)部、(c)部及(d)部，且圖4之(a)部至(d)部係顯示實行圖1所示之主要步驟後的被處理體狀態的截面圖。 圖5包含(a)部及(b)部，且係用以說明藉由一實施形態之方法達成之效果的圖。 圖6包含(a)部、(b)部及(c)部，且圖6之(a)部至(c)部係示意地顯示藉由實行圖1所示之程序形成膜之情形的圖。 圖7係包含(a)部、(b)部及(c)部，且圖7之(a)部至(c)部係顯示圖1所示方法之蝕刻原理的圖。
SQ1‧‧‧程序(第一程序)
SQ2‧‧‧程序(第二程序)
ST1~ST4‧‧‧步驟
ST5a~ST5d‧‧‧步驟
ST6~ST9‧‧‧步驟
ST10a~ST10d‧‧‧步驟
ST11‧‧‧步驟
ST12‧‧‧步驟

Claims (18)

  1. 一種被處理體之處理方法，用以進行被處理體之處理，該被處理體具有被蝕刻層、設於該被蝕刻層上之有機膜及設於該有機膜上之第一遮罩，該有機膜係由第一層及第二層構成，該第一遮罩設於該第一層上，該第一層設於該第二層上，該第二層設於該被蝕刻層上，該方法包含以下步驟：在收容該被處理體之電漿處理裝置的處理容器內，產生第一氣體之電漿，並使用該電漿及該第一遮罩將該第一層蝕刻到該第二層為止，接著在藉由該蝕刻形成之該第一層的側面以保形方式形成保護膜；在該處理容器內，產生第二氣體之電漿，接著使用該電漿去除該第一遮罩；及於實行去除該第一遮罩之該步驟後，藉由使用該第一層及該保護膜作為第二遮罩以蝕刻該第二層，其中，去除該第一遮罩之該步驟係在實行蝕刻該被蝕刻層之處理前實行之。
  2. 如申請專利範圍第1項之被處理體之處理方法，其中，該第二氣體包含氫氟碳氣體、氟碳氣體、氯氣中之任一種氣體。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之被處理體之處理方法，其中，該第一氣體包含氫氣及氮氣。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之被處理體之處理方法，其中，該保護膜係氧化膜。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之被處理體之處理方法，其中，以保形方式形成該保護膜之該步驟，在將該第一層蝕刻到該第二層為止後，反複實行第一程序，藉此在該第一層之該側面以保形方式形成該保護膜，該第一程序包含以下步驟：供給第三氣體至該處理容器內；於實行供給該第三氣體之該步驟後，沖洗該處理容器內之空間；於實行沖洗該空間之該步驟後，在該處理容器內產生第四氣體之電漿；及於實行產生該第四氣體之電漿的該步驟後，沖洗該處理容器內之空間，又，供給該第三氣體之該步驟未產生該第三氣體之電漿。
  6. 如申請專利範圍第5項之被處理體之處理方法，其中，該第三氣體包含胺矽烷系氣體。
  7. 如申請專利範圍第6項之被處理體之處理方法，其中，該第三氣體包含單胺矽烷。
  8. 如申請專利範圍第6項之被處理體之處理方法，其中，該第三氣體所包含之胺矽烷系氣體包含具有1至3個矽原子之胺矽烷。
  9. 如申請專利範圍第6項之被處理體之處理方法，其中，該第三氣體包含之胺矽烷系氣體包含具有1至3個胺基之胺矽烷。
  10. 如申請專利範圍第5項之被處理體之處理方法，其中，該第四氣體包含氧原子。
  11. 如申請專利範圍第10項之被處理體之處理方法，其中，該第四氣體包含二氧化碳氣體或氧氣。
  12. 如申請專利範圍第5項之被處理體之處理方法，其中，以保形方式形成該保護膜之該步驟更包含以下步驟：在反複實行該第一程序後在該處理容器內產生第五氣體之電漿，接著使用該電漿去除藉由反複實行該第一程序而形成在該第二層之表面的膜，該第五氣體包含氟。
  13. 如申請專利範圍第12項之被處理體之處理方法，其中，該第五氣體包含氟碳氣體。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之被處理體之處理方法，其中，以保形方式形成該保護膜之該步驟具有以下步驟：在將該第一層蝕刻到該第二層為止後，於該第一層之該側面以保形方式形成該保護膜前，在該處理容器內產生電漿而對設於該處理容器之上部電極施加負的直流電壓，藉此在該第一層上照射二次電子。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之被處理體之處理方法，其中，於實行蝕刻該第二層之該步驟期間，在該處理容器內產生第六氣體之電漿，接著藉由使用該電漿、該第一層及該保護膜，一面維持蝕刻後之該第一層的形狀，一面將該第二層蝕刻到該被蝕刻層為止。
  16. 如申請專利範圍第15項之被處理體之處理方法，其中，該第六氣體包含氮氣及氫氣。
  17. 如申請專利範圍第15項之被處理體之處理方法，更具有以下步驟：於實行蝕刻該第二層之該步驟後，蝕刻該被蝕刻層，蝕刻該被蝕刻層之該步驟反複實行第二程序，以逐一原子層方式去除該被蝕刻層，藉以蝕刻該被蝕刻層，該第二程序包含以下步驟：在該處理容器內產生第七氣體之電漿，接著在該被蝕刻層之表面的原子層形成包含該電漿所含有之自由基的混合層；在實行形成該混合層之該步驟後，沖洗該處理容器內之空間；在實行沖洗該空間之該步驟後，在該處理容器內產生第八氣體之電漿，接著對該電漿施加偏電壓，以去除該混合層；及在實行去除該混合層之該步驟後，沖洗該處理容器內之空間，又，該第七氣體包含氟碳氣體、稀有氣體及氧氣，且該第八氣體包含稀有氣體。
  18. 如申請專利範圍第1或2項之被處理體之處理方法，其中，於實行去除該第一遮罩之該步驟前，該第二層之厚度係10nm以上、20nm以下。
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