CN1213456A - 模样形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种模样形成方法是在基底膜(11)的上面加上有机防反射膜(12)后,在有机防反射膜(12)的上面形成抗蚀剂模样(15),以抗蚀剂模样(15)为掩膜对有机防反射膜(12)进行干式蚀刻、形成防反射膜模样,用含带有S成分的气体的蚀刻气体如SO2/O2组合的蚀刻气体或者COS/O2组合的蚀刻气体对有机防反射膜(12)进行干式蚀刻的由抗蚀膜作成的抗蚀剂模样形成的模样形成方法。

Description

模样形成方法
本发明是关于由抗蚀膜作成的抗蚀剂模样形成的模样形成方法的发明，特别是与以抗蚀剂模样为掩膜对抗蚀膜下所加的有机防反射膜进行干式蚀刻的技术有关。
近年随着半导体集成电路元件的微小化，用于光蚀刻方法的暴光用的光源的波长越来越短，现在，一般用KrF受激准分子激光(248nm)等作为光源。
可是，暴光用的光源的波长越短，对抗蚀膜进行暴光时暴光用的光对基板的反射率越增加，暴光用的光被基板反射后的反射光容易引起抗蚀剂模样的尺寸变化，抗蚀剂模样的尺寸变化是因为暴光用的光被抗蚀膜下的基板反射，反射光射入抗蚀膜时，抗蚀膜被反射光再次暴光，抗蚀膜中不想被暴光的部分被暴光了。
因此，最近为了抑制反射光射入抗蚀膜，有人建议在抗蚀膜下加有机防反射膜(Organic Bottom Anti-Reflective Coating：以下在各表及图中略为ARC)的方法。这个方法主要是用于在栅宽0.25μm以下有规则的高性能装置中的半导体元件制造工艺的技术。
以下参照图1(a)～(e)对利用有机防反射膜形成抗蚀剂模样的方法进行说明。
首先，如图1(a)所示，在基底膜11(比如，多晶硅膜、硅氧化膜或者硅化钨膜)上加上表面平坦的有机防反射膜12之后，如图1(b)所示，再在有机防反射膜上加上正片型的由抗蚀剂作成的抗蚀膜13。
其次，如图1(c)所示，利用掩膜14对抗蚀膜13进行有选择的暴光后，如图1(d)所示，对暴光后的抗蚀膜13进行显像处理，除掉抗蚀膜13的暴光部分形成抗蚀剂模样15。
其次，如图1(e)所示，以抗蚀剂模样15作为掩膜对有机防反射膜进行干式蚀刻，除掉有机防反射膜12中没有被抗蚀剂模样15覆盖的部分。
可是，如上所述，关于利用有机防反射膜12的模样形成方法，在对有机防反射膜12进行干式蚀刻时，有诸如在有机防反射膜12上容易发生尺寸变化、有机防反射膜12与含硅的基底膜11间的选择比较低以及发生在蚀刻反应室内的微粒增加等问题。
关于在有机防反射膜12上容易发生尺寸变化的问题，因为有机防反射膜12与抗蚀膜13一样都是含碳元素的材料，对有机防反射膜12进行蚀刻时，抗蚀剂模样15也同时被蚀刻，这被认为是问题的原因。
还有，关于反应室内发生的微粒增加的问题，在对有机防反射膜12进行蚀刻时，从该有机防反射膜12产生的微粒被认为是问题的原因。
这样，为了解决上述问题，HBr/O2组合的气体以及N2/O2组合的气体被建议作为对有机防反射膜12进行蚀刻的气体。
还有，在最近的1996年秋季第57次应用物理学术报告会上，有这样的报告(NEC：西泽等，No.2 p483,7a-T-1)用Cl2/O2组合的气体作为对有机防反射膜12进行蚀刻的气体时，在尺寸控制性变好的同时，有机防反射膜12与作为基底膜的多晶硅膜间的选择比变得无限大，同时，还有报告(LGSemicon Jeon等，No.2 p522,8a-T-7)用CO/N2/O2组合的气体作为对有机防反射膜12进行蚀刻的气体时，改善了对抗蚀膜的选择比。
(用Cl2/O2组合的气体进行干式蚀刻的情形下的问题)
可是本专利发明者等在用Cl2/O2组合的气体作为对有机防反射膜12进行干式蚀刻时，如下所说明，发生了新的问题。
以下，对关于用Cl2/O2组合的气体作为对有机防反射膜进行干式蚀刻的方法进行说明。作为干式蚀刻装置，可以用各种各样的干式蚀刻装置，这里，对利用如图2所示的第1种蚀刻装置进行干式蚀刻的情形下的结果进行说明。
第1种蚀刻装置在接地的同时，还备有一个在内壁面覆盖着陶瓷、氧化铝或石英等绝缘体的腔室21。
在腔室21的内部的侧面，第1个侧面电极22A、第2个侧面电极22B以及第3个侧面电极22C等间隔地设在同一个圆周上，在这些第1个侧面电极22A、第2个侧面电极22B以及第3个侧面电极22C上分别通过未图示的匹配电路供有第1个高频电源23A、第2个高频电源23 B以及第3个高频电源23C，这些电源的放电功率相同但互相之间相差120°的位相，高频频率为54.24MHz。也就是说，供给第2个侧面电极22B的高频电压比供给第1个侧面电极22A的快120°的位相，供给第3个侧面电极22C的高频电压比供给第1个侧面电极22A的慢120°的位相。在第1～第3个高频电源23A～23C中，由未图示的移相器使相互间产生120°的位相。
在腔室21内的底部上设有接地电极24，该接地电极24上还设有作为下部电极的样品台25，用于放置基板，从第4个高频电源26来的偏置高频电压加在样品台25之上。
还有，虽然在图中省略了，但在在腔室21内还设有气体导入部，用于通过质量流控制器把蚀刻气体导入腔室21内，同时还设有涡轮泵用于把腔室21内的压力控制在0.1Pa～10Pa范围内。
下面，参照图4(a)、(b)就利用第1种蚀刻装置对有机防反射膜进行干式蚀刻的方法进行说明。
首先，如图4(a)所示，在硅衬底41上作成热硅氧化膜42后，在该热硅氧化膜42上加上作为基底膜的多晶硅膜43。然后，再在多晶硅膜43上依次加上膜厚为150nm的有机防反射膜44和抗蚀膜，然后对该抗蚀膜进行蚀刻，由该抗蚀膜形成抗蚀剂模样45。其次，如图4(b)所示，以抗蚀剂模样45作为掩膜对有机防反射膜44进行干式蚀刻，这个干式蚀刻的工作条件如表1所示。
                    表1蚀刻处理条件
Cl2/O2 20/20(sccm)
LEP/RF 54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
压力 5(mTorr)
下部电极的温度 -5(℃)
还有，表1中的LEP(Lissajous Electron Plasma)是表示从第1～第3个高频电源23A、23B以及23C提供的用于产生等离子体的高频电源的频率和功率，RF(Radio Frequency)是表示从第4个高频电源26提供的偏置高频电源的频率和功率。关于LEP和RF的意义，在下面表示关于蚀刻处理条件各表和说明中都是通用的。
蚀刻结果如表2所示，蚀刻后的有机防反射膜44的截面形状是垂直的，尺寸变化特性以及与多晶硅膜43的选择比特性都是好的，而且，表2中的open是表示线与线间隔的宽度为1μm以上的配线模式区，dense是表示线与线间隔的宽度为0.3μm左右的配线模式区。关于open和dense的意义，在下面表示关于蚀刻处理条件各表和说明中都是通用的。
可是，在硅衬底41的表面上一部分区域，特别是在抗蚀剂模样45开口面积小的区域(dense区域)，有机防反射膜44的基底膜多晶硅膜43也被蚀刻了，多晶硅膜43上产生表面斑痕这样的新问题。象这样在对有机防反射膜44进行蚀刻时如在多晶硅膜43上产生表面斑痕，模样化了的多晶硅膜43上就会留下斑痕，在实用上会成为大问题。
表2
                    蚀刻特性结果
    ARC蚀刻速度     1600(/min)
    均匀性     ±2.0(％)
    尺寸变化     -0.02μm(open)-0.05μm(dense)
与多晶硅膜间的选择比     ∝
    多晶硅膜的斑痕     有
    产生微粒     少
(用N2/O2组合的气体进行干式蚀刻的情形下的问题)
可是本专利发明者等在用N2/O2组合的气体作为对有机防反射膜进行干式蚀刻时，如下所说明，发生了新的问题。以下，对关于用N2/O2组合的气体作为对有机防反射膜进行干式蚀刻的方法进行说明。作为干式蚀刻装置，可以用各种各样的干式蚀刻装置，这里，对利用如图3所示的第2种蚀刻装置进行干式蚀刻的情形下的结果进行说明。
第2种蚀刻装置在接地的同时，还备有一个在内壁面覆盖着陶瓷、氧化铝或石英等绝缘体的腔室31，在该腔室31的内部，上部设有感应耦合型线圈32，同时，在下部，作为下部电极的样品台33加有高频电压，并设在接地电极34的上面。第1个高频电源35通过未图示的匹配电路把频率为13.56MHz的高频电压加在感应耦合型线圈32的一端，同时，在样品台33上加有由第2个高频电源36提供的13.56MHz的高频电压，而且，通过把感应耦合型线圈32的另一端接在腔室31的侧壁上使该线圈接地。还有，虽然在图中省略了，但在在腔室31内还设有气体导入部，用于通过质量流控制器把蚀刻气体导入腔室31内，同时还设有涡轮泵用于把腔室31内的压力控制在0.1Pa～10Pa范围内。
下面，参照图4(a)、(b)就利用第2种蚀刻装置对有机防反射膜进行干式蚀刻的方法进行说明。
首先，如图4(a)所示，在硅衬底41上作成热硅氧化膜42后，在该热硅氧化膜42上加上作为基底膜的多晶硅膜43。然后，再在多晶硅膜43上依次加上膜厚为150nm的有机防反射膜44和抗蚀膜，然后对该抗蚀膜进行蚀刻，由该抗蚀膜形成抗蚀剂模样45。
其次，如图4(b)所示，以抗蚀剂模样45作为掩膜对有机防反射膜44进行干式蚀刻，这个干式蚀刻的工作条件如表3所示。还有，表3中的ICP(Inductively Coupled Plasma)是表示从第1个高频电源35提供的用于产生等离子体的高频电源的频率和功率，关于ICP的意义，在下面表示关于蚀刻处理条件各表和说明中都是通用的。表3蚀刻处理条件
    N2/O2     20/20(sccm)
    ICP/RF     13.56(MHz)300/70(W)
    压力     5(mTorr)
下部电极的温度     10(℃)
蚀刻结果如表4所示，从表4可知，模样化后的有机防反射膜44的截面形状是垂直的，尺寸变化特性以及与多晶硅膜43的选择比特性都是好的。
   表4蚀刻特性结果
ARC蚀刻速度 1600(/min)
均匀性 ±2.0(％)
尺寸变化 -0 04μm(open)-0.06μm(dense)
与多晶硅膜间的选择比 ∝
异物状残渣 有
可是干式蚀刻后，用眼睛通过显微镜在暗视场下对被蚀刻的基板硅衬底41进行观测，发现有不少(平均3mm2有100个)异物状残渣。象这样在对有机防反射膜44进行蚀刻时如产生异物状残渣，则在后续工作中对多晶硅膜43进行蚀刻时异物状残渣会被复制到多晶硅膜43上，在实用上会成为大问题。
根据上述情况，本发明的第1目的是在对有机防反射膜进行干式蚀刻的过程中，除了在模样化的有机防反射膜上获得垂直的截面形状、有好的有机防反射膜的尺寸变化特性以及好的对基底膜的选择比特性外，还要使基底膜的表面上不要产生斑痕；本发明的第2个目的是除了在模样化的有机防反射膜上获得垂直的截面形状、有好的有机防反射膜的尺寸变化特性以及好的对基底膜的选择比特性外，还要不产生异物状残渣。
为达到本发明的第1个目的，本发明者等在对硅衬底的表面上抗蚀剂模样开口面积小的区域内，在基底膜的多晶硅膜上产生表面斑痕的理由进行了探讨，探讨结果如下所述。即，图21表示了在基底膜的多晶硅膜上产生表面斑痕的区域的抗蚀剂模样平面图，如图21所示，在由所形成的字形抗蚀剂模样的三边围成的区域内，相向的两边形成间隔0.3μm的窄区域。这个窄区域在用Cl2/O2组合的蚀刻气体对有机防反射膜进行干式蚀刻之前，基底膜的多晶硅膜被有机防反射膜覆盖着，图21是表示对有机防反射膜蚀刻后的平面图。
当以如图21所示的抗蚀剂模样作为掩膜用Cl2/O2组合的蚀刻气体对有机防反射膜进行干式蚀刻时，因在抗蚀剂模样的0.3μm宽的窄区域的周围围着抗蚀剂模样，Cl2/O2组合气体中的O2成分与构成抗蚀膜的C反应了，其结果导致蚀刻气体中Cl2的成分在抗蚀剂模样的窄区域内过剩。
这里考虑一下Cl2气体，因Cl2气体是卤素气体，不仅会对有机防反射膜蚀刻，也会对多晶硅膜蚀刻，因此，在抗蚀剂模样的窄区域内，除了有机防反射膜之外，基底膜的多晶硅膜也被蚀刻了。这样，在抗蚀剂模样的窄区域内，多晶硅膜的表面产生了斑痕。
还有，除了多晶硅膜之外，Cl2/O2组合的蚀刻气体还会对非晶硅膜、多晶硅膜或硅化钨膜等含硅类的膜蚀刻，上述问题在基底膜为硅系统的膜的情况下都会发生。
以上说明是本专利发明者等从用Cl2/O2组合的蚀刻气体进行的实验所获得的第1个见识。
还有，为达到本发明的第2个目的，本专利发明者等对异物状残渣进行ESCA(电子发光分析)分析，从分析结果得知，异物状残渣是含硅类的的异物。
因此，这次用发光分光分析法对使用过的有机防反射膜(商品名：CD9；美国布留洼科学公司制造)进行无机成分的分析，结果从有机防反射膜的材料中测出了10ppm左右的硅成分。
这里考虑一下N2/O2组合的气体，N2/O2组合的气体虽然可以对有机防反射膜中的有机成分进行蚀刻，但无法对含硅类的成分进行蚀刻。因此，如在有机防反射膜中混有含硅的不纯物，混入的硅没有被蚀刻而留下，留下的硅被认为是异物状残渣的发生源。
以上说明是本专利发明者等从用N2/O2组合的蚀刻气体进行的实验所获得的第2个见识。
与本专利发明相关的第1种模样形成方法是基于上述第1个见识的方法，这种模样形成方法的第1道工序是在基板上作成的基底膜的上面加上有机防反射膜，第2道工序是在有机防反射膜的上面形成抗蚀剂模样，第3道工序是以抗蚀剂模样为掩膜对有机防反射膜进行干式蚀刻，由有机防反射膜形成防反射膜模样。第3道工序包括用蚀刻气体进行干式蚀刻形成防反射膜模样，该蚀刻气体含有带S成分的气体。
根据第1种模样形成方法，因含在该蚀刻气体中的S成分与Si的反应几率小，蚀刻气体不会对作在有机防反射膜下方的多晶硅膜等含硅的基底膜蚀刻，不会在基底膜的局部引起表面斑痕。
还有，含在该蚀刻气体中的S成分与抗蚀剂模样的或者有机防反射膜的主要成分C相结合，在抗蚀剂模样或者有机防反射膜的模样侧面付着C-S形式的物质，可保护模样侧面，使蚀刻的有机防反射膜的尺寸变化特性非常好。
在第1种模样形成方法的第3道工序中，蚀刻气体用SO2/O2组合的气体比较理想。
这样做之后，通过调整在蚀刻气体中O2的混合比例，控制蚀刻后的有机防反射膜的尺寸变化特性变得容易了。
这种情形下，SO2/O2组合的气体中O2对SO2的混合比在2分之一以上比较理想。
这样可以防止蚀刻后的有机防反射膜的尺寸比抗蚀剂模样的尺寸大的事态发生。
在第1种模样形成方法的第3道工序中，在使基板保持在15℃以下的温度的状态下进行干式蚀刻形成防反射膜的模样比较理想。
这样可改善蚀刻后的有机防反射膜的尺寸变化特性。
在第1种模样形成方法的第3道工序中，蚀刻气体用含有氧硫化碳的气体(COS)比较理想。
因为COS比SO2难以液化，这样操作就变得容易。
与本专利发明相关的第2种模样形成方法是基于上述第1个见识的方法，这种模样形成方法的第1道工序是在基板上作成的基底膜的上面加上有机防反射膜，第2道工序是在有机防反射膜的上面形成抗蚀剂模样，第3道工序是以抗蚀剂模样为掩膜对有机防反射膜进行干式蚀刻，由有机防反射膜形成防反射膜模样。第3道工序包括有用含有带S成分气体的蚀刻气体进行干式蚀刻形成防反射膜模样的工序和把残留在基板上的S成分除去的S成分去除工序。
与第1种模样形成方法一样，根据第2种模样形成方法，因含在该蚀刻气体中的S成分与Si的反应几率小，蚀刻气体不会对作在有机防反射膜下方的多晶硅膜等含硅的基底膜蚀刻，不会在基底膜的局部引起表面斑痕。
还有，含在该蚀刻气体中的S成分与抗蚀剂模样的或者有机防反射膜的主要成分C相结合，在抗蚀剂模样或者有机防反射膜的模样侧面付着C-S形式的物质，可保护模样侧面，使蚀刻的有机防反射膜的尺寸变化特性非常好。
还有，为了除去从含有带S成分的气体的蚀刻气体中产生的S成分，残留在基板上的S成分与大气中的水分反应，防止留下残渣对基底膜的形状产生不良影响。
第2种模样形成方法中的S成分去除工序要含有等离子体处理工序比较理想，所用的等离子体是从不含S成分的气体产生的。
这样，通过等离子体处理可以可靠地把S成分除去。
等离子体处理以阳极耦合方式或者不在上述基板上装置的电极上施加偏置电压比较理想。
这样，停留在抗蚀剂模样上面的N+离子不会过多，可以防止在抗蚀剂模样上面因N+离子成分的溅射造成的模样破坏。
还有，根据基底膜表面的凹凸的大小或基底膜的不同种类，等离子体处理以包括有设定气体压力、气体流量、温度、高频输出以及处理时间中的至少一种等离子体处理条件的工序较为理想。这样可以可靠地把残留在基板上的S成分除去。
第2种模样形成方法中的S成分去除工序以包括有通过加热基板除去S成分的工序较为理想。
这样可以使在基板上含S成分的的残留物汽化，可以可靠地把残留在基板上的S成分除去。
第2种模样形成方法中的S成分去除工序以包括有通过冲洗基板除去S成分的工序较为理想。
这样可以容易而且可靠地把残留在基板上的S成分除去。
第2种模样形成方法中的S成分去除工序以包括有通过用碱性溶液把基板上的酸性淀积物中和再冲洗基板的S成分去除工序较为理想。
这样，因基板上含S成分的的残留物被中和溶解，这样可以通过冲洗可靠地把残留在基板上的S成分除去。
与本专利发明相关的第3种模样形成方法是基于上述第2个见识的方法，这种模样形成方法的第1道工序是在基板上作成的基底膜的上面加上有机防反射膜，第2道工序是在有机防反射膜的上面形成抗蚀剂模样，第3道工序是以抗蚀剂模样为掩膜对有机防反射膜进行干式蚀刻，由有机防反射膜形成防反射膜模样。第3道工序包括当在有机防反射膜中含有硅成分时用蚀刻气体对有机防反射膜进行干式蚀刻形成防反射膜模样的工序，所用的蚀刻气体至少要含有卤素类的气体和碳氟化物类气体中的一种气体。
根据第3种模样形成方法，至少含有卤素类的气体和碳氟化物类气体中的一种气体的蚀刻气体可以蚀刻有机防反射膜中的有机成分，同时还可以蚀刻含在有机防反射膜中的含硅类不纯物。因此，可以形成具有垂直截面形状的模样化有机防反射膜，同时，因在基板上没有残存未反应的含硅类不纯物，因此，不会在基板上形成由含硅类不纯物所导致的异物状残渣。
对附图的简单说明
图1(a)～(e)是表示与以往和本发明的各实施例有关的模样形成方法的各工序的截面图。
图2是在与以往和本发明的各实施例有关的模样形成方法中所用的第1蚀刻装置的概略图。
图3是在与以往和本发明的各实施例有关的模样形成方法中所用的第2蚀刻装置的概略图。
图4(a)及(b)是对与以往和本发明的各实施例有关的模样形成方法的各工序进行具体说明的截面图。
图5是表示在与本发明的第3实施例有关的模样形成方法中，含在蚀刻气体中的O2的量与有机防反射膜的蚀刻速度以及膜厚的均匀性之间的关系图。
图6是表示在与本发明的第3实施例有关的模样形成方法中，含在蚀刻气体中的O2的量与open模样区以及dense模样区的尺寸变化量之间的关系图。
图7是表示在与本发明的第4实施例有关的模样形成方法中，下部电极的温度与open模样区以及dense模样区的尺寸变化量之间关系的特性图。
图8是表示在与本发明的第6实施例有关的模样形成方法中，当使等离子体的处理时间以及多晶硅膜的晶粒大小变化时，晶粒大小与微粒数之间的关系图。
图9是表示在与本发明的第6实施例有关的模样形成方法中，当使等离子体处理气体的气体压力以及多晶硅膜的晶粒大小变化时，晶粒大小与微粒数之间的关系图。
图10是表示在与本发明的第6实施例有关的模样形成方法中，当使等离子体处理的气体流量以及多晶硅膜的晶粒大小变化时，晶粒大小与微粒数之间的关系图。
图11是表示在与本发明的第6实施例有关的模样形成方法中，当使等离子体处理的温度以及多晶硅膜的晶粒大小变化时，晶粒大小与微粒数之间的关系图。
图12是表示在与本发明的第6实施例有关的模样形成方法中，当使等离子体处理中的LEP功率以及多晶硅膜的晶粒大小变化时，晶粒大小与微粒数之间的关系图。
图13是表示在与本发明的第6实施例有关的模样形成方法中，当使等离子体处理中的RF功率以及多晶硅膜的晶粒大小变化时，晶粒大小与微粒数之间的关系图。
图14是表示在与本发明的第6实施例有关的模样形成方法中，当使基底膜的种类以及等离子体的处理时间变化时，处理时间与微粒数之间的关系图。
图15是表示在与本发明的第7实施例有关的模样形成方法中，当使加热板的加热温度变化时，加热温度与微粒数之间的关系图。
图16是表示在与本发明的第7实施例有关的模样形成方法中，当使加热板的加热时间变化时，加热时间与微粒数之间的关系图。
图17是表示在与本发明的第7实施例有关的模样形成方法中，当使加热板的加热温度变化时，加热温度与用TDS法时测出的SO2成分的强度之间的关系图。
图18是表示在与本发明的第8实施例有关的模样形成方法中，当使水洗温度变化时，水洗温度与微粒数之间的关系图。
图19是表示在与本发明的第8实施例有关的模样形成方法中，当使水洗时间变化时，水洗时间与微粒数之间的关系图。
图20是表示在与本发明的第9实施例有关的模样形成方法中，当使中和时间变化时，中和时间与微粒数之间的关系图。
图21是在以往的模样形成方法中，基底膜的表面产生有斑痕的抗蚀剂模样的平面图。
图22是表示在与本发明的第12实施例有关的模样形成方法中，干式蚀刻后抗蚀剂模样上面样子的截面图。
下面就与本发明的各实施例有关的模样形成方法进行说明，在此之前先参照图1(a)～(e)对实施例通有的模样形成工序进行说明。
首先，如图1(a)所示，在由多晶硅膜作成的基底膜11上加上表面平坦的有机防反射膜12之后，如图1(b)所示，再在有机防反射膜上加上正片型的由抗蚀剂作成的抗蚀膜13。
其次，如图1(c)所示，利用掩膜14对抗蚀膜13进行有选择的暴光后，如图1(d)所示，对暴光后的抗蚀膜13进行显像处理，除掉抗蚀膜13的暴光部分形成抗蚀剂模样15。
其次，如图1(e)所示，以抗蚀剂模样15作为掩膜对有机防反射膜进行干式蚀刻，除掉有机防反射膜12中没有被抗蚀剂模样15覆盖的部分。
第1实施例
第1实施例是基于上述第1个见识的实施方式，具体来说，就是用SO2/O2组合的蚀刻气体对有机防反射膜进行干式蚀刻。
关于进行干式蚀刻的装置，没有什么特别问题，为进行比较，用如图2所示的第1种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第1种实施例有关的蚀刻的蚀刻处理条件如表5所示，蚀刻特性结果如表6所示。由表6可知，虽然在有机防反射膜44上有些尺寸变化，但在获得垂直形状的同时，根本没有产生以往用Cl2/O2组合气体进行干式蚀刻时在基底膜的多晶硅膜43上产生的表面斑痕。
表5蚀刻处理条件
    SO2/O2     32/8(sccm)
    LEP/RF     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     5(mTorr)
    下部电极的温度     20(℃)
表6蚀刻特性结果
    ARC蚀刻速度     2000(埃/min)
    均匀性     ±3.5(％)
    尺寸变化     +0.05μm(open)+0.06μm(dense)
    与多晶硅膜间的选择比     ∝
    多晶硅膜的斑痕     没有
    产生微粒     多
这样，含在该蚀刻气体中的S成分与抗蚀剂模样45的或者有机防反射膜44的主要成分C相结合，在抗蚀剂模样45或者有机防反射膜44的模样侧面付着C-S形式的物质，可保护模样侧面，这就是被认为可以在机防反射膜44上获得垂直形状的原因。
还有，在多晶硅膜43上根本没有产生表面斑痕的原因被认为是由于S与Si的反应几率小，有机防反射膜44的基底膜即便是多晶硅膜43，S成分不会对多晶硅膜43蚀刻，也不会在多晶硅膜43的局部引起表面斑痕。
第2实施例
第2实施例是基于上述第1个见识的实施方式，具体来说，就是用氧硫化碳(COS)与氧气(O2)的混合气体组成的蚀刻气体对有机防反射膜进行干式蚀刻。因为COS的沸点为-50.2℃,COS比SO2(沸点：-10.06℃)难以液化，这样操作就变得容易。
关于进行干式蚀刻的装置，没有什么特别问题，为进行比较，用如图2所示的第1种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第2实施例有关的蚀刻的蚀刻处理条件如表7所示，蚀刻特性结果如表8所示。
表7蚀刻处理条件
    COS/O2     20/20(sccm)
    LEP/RF     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     5(mTorr)
下部电极的温度     20(℃)
表8蚀刻特性结果
    ARC蚀刻速度     1800(埃/min)
    均匀性     ±3.0(％)
    尺寸变化     -0.01μm(open)-0.03μm(dense)
与多晶硅膜间的选择比     ∝
多晶硅膜的斑痕     没有
如表8所示，用COS/O2组合的蚀刻气体的情况下，有机防反射膜的尺寸变化(open-0.01μm、dense-0.03μm)比用Cl2/O2组合的蚀刻气体的情况下的有机防反射膜的尺寸变化(open-O.02μm、dense-O.05μm)以及用SO2/O2组合的蚀刻气体的情况下的有机防反射膜的尺寸变化(0pen+0.05μm、dense+0.06μm)都小。
还有，如果用COS/O2组合的蚀刻气体进行干式蚀刻，蚀刻后的有机防反射膜44具有垂直的形状，同时，根本没有产生以往用Cl2/O2组合气体进行干式蚀刻时在基底膜的多晶硅膜43上产生的表面斑痕。
用COS/O2组合的气体时，因在COS中含有C和S，COS与抗蚀剂模样45以及有机防反射膜44之间容易形成C-S组合或者C-C组合，C-S组合或者C-C组合作为淀积物付着在抗蚀剂模样45以及有机防反射膜44的侧面，抗蚀剂模样45以及有机防反射膜44的侧面可以受到保护。
还有，用COS/O2组合的气体的情况下，在多晶硅膜43上根本没有产生表面斑痕的原因被认为是由于S与Si的反应几率小，有机防反射膜44的基底膜即便是多晶硅膜43，S成分不会对多晶硅膜43蚀刻，也不会在多晶硅膜43的局部引起表面斑痕。
第3实施例
可是，用SO2/O2组合的蚀刻气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻的情况下，根据第1实施例，虽然不会在基底膜的多晶硅膜43上产生表面斑痕，但在有机防反射膜44上有些尺寸变化，同时还有产生的微粒数多的问题。也就是说，如表6所示，蚀刻后，有机防反射膜44的尺寸比抗蚀剂模样45的尺寸大了，同时，产生的微粒数也多。如果在蚀刻后，有机防反射膜44的尺寸变得比抗蚀剂模样45的尺寸大了，在后续工序中用抗蚀剂模样45对多晶硅膜43进行蚀刻时，会发生使模样化了的多晶硅膜43的尺寸变化的问题。
因此，第3实施是在第1实施例所获得的成果之上，还要使有机防反射膜44的尺寸不发生变化，同时还要减少微粒数。具体来说，就是在SO2/O2组合的蚀刻气体中控制O2气体的混合比例。
在第3实施例中也用如图2所示的第1种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第3实施例有关的蚀刻的蚀刻处理条件如表9所示。
表9蚀刻处理条件
    SO2/O2     20/X(sccm)
    LEP/RF     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     5(mTorr)
下部电极的温度     -10(℃)
还有，在表9的SO2/O2中的X表示O2气体的混合量，关于具体数值在后面将说到。
蚀刻特性结果如表10所示，蚀刻后的有机防反射膜44具有垂直的形状，同时，尺寸变化特性以及与多晶硅膜43的选择比特性都是好的。而且，S基是吸附着的，即便是在离子成分局部集中的多晶硅膜43的表面，Si与S的反应几率也比Si与Cl的反应几率低得多，因此，在多晶硅膜43的表面上不会产生斑痕，这样，在模样化了的多晶硅膜43上不会产生斑痕，在实用上没有什么特别的问题。再有，当O2气体的流量达到最低的5sccm的情况下，微粒完全不产生了。
表10蚀刻特性结果
ARC蚀刻速度     1500～2500(埃/min)
    均匀性     ±4.0(％)
    尺寸变化     -0.02～+0.01μm(open)-0.03～+0.01μm(dense)
    与多晶硅膜间的选择比     ∝
    多晶硅膜的斑痕     没有
    产生微粒     少
图5表示采用种种不同的O2气体的混合量X的情况下有机防反射膜34的蚀刻速度以及膜厚的均匀性，图6表示采用种种不同的O2气体的混合量X的情况下open模样区以及dense模样区的尺寸变化量。
由图6可知，当O2气体的流量达到10 sccm以上时，蚀刻后的有机防反射膜44的尺寸就不会变得比抗蚀剂模样45的尺寸大了，因此，当O2气体的流量在10 sccm以上时，也就是说，如果O2气体相对于SO2气体的混合比在1/2以上尺寸变化的问题就不会发生，这样，以后可以用抗蚀剂模样45正确的进行干式蚀刻。
还有，在图6中，当O2气体的流量小(O2气体的混合比小)的时候尺寸变化量是正的，其原因被认为是：因为S成分的比例变大，S与C的反应发生得多了，蚀刻后S-C组合付着在有机防反射膜44的侧面。当O2气体的流量大(O2气体的混合比大)的时候尺寸变化量是负的，其原因被认为是：因为S成分的比例变小，S与C的反应不太发生，蚀刻后S-C组合基本上没有付着在有机防反射膜44的侧面。
第4实施例
可是，根据第3实施例，尺寸变化特性以及与多晶硅膜43的选择比特性都是好的，在多晶硅膜43的表面上不产生斑痕，同时微粒也完全不产生。第4实施例是要控制作为下部电极的用于放置基板的样品台25的温度，还要进一步改善尺寸变化特性。具体来说，在第3实施例所示的条件下，既O2气体的混合比满足使蚀刻后的有机防反射膜44的尺寸不比抗蚀剂模样45的尺寸大的条件下，控制作为下部电极的样品台25的温度。
在第4实施例中也用如图2所示的第1种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第4实施例有关的蚀刻的蚀刻处理条件如表11所示。还有，表11中表示下部电极温度的X的具体数值在后面会说明到。
还有，蚀刻特性结果如表12所示，蚀刻后的有机防反射膜44具有垂直的形状，与多晶硅膜43的选择比特性也是好的，在多晶硅膜43的表面上不产生斑痕，而且进一步改善了尺寸变化特性。
表11蚀刻处理条件
    SO2/O2     20/20(sccm)
    LEP/RF     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     5(mTorr)
下部电极的温度     X(℃)
表12蚀刻特性结果
    ARC蚀刻速度     1800～2000(埃/min)
    均匀性     ±4.0(％)以下
    尺寸变化     -0.03～+0.00μm(open)-0.03～+0.00μm(dense)
与多晶硅膜间的选择比     ∝
多晶硅膜的斑痕     没有
    产生微粒     少
图7表示采用种种不同的下部电极温度X的值的情况下open区以及dense区的尺寸变化量。
由图7可知，随着下部电极的温度X的上升，尺寸变化有朝着负方向移动的倾向。特别是当下部电极的温度为+65℃时，尺寸变化达到负的0.03左右。这是因为当下部电极的温度X变高时，抗蚀剂模样45的或者有机防反射膜44的主要成分C与蚀刻剂的S反应形成CS2而汽化，易于排出外面，具有C-S组合的聚合物状的淀积物变少了，在抗蚀剂模样45或者有机防反射膜44的模样侧面难以付着具有C-S组合的聚合物状的淀积物。因此，从为了不使尺寸变化有朝着负方向移动的观点看，低的下部电极的温度X较为理想。
还有，由图7可知，当下部电极的温度超过+15℃时，可以看出尺寸变化量变大的倾向，因此，把下部电极的温度X控制在+15℃较为理想。
第5实施例
可是，因在第1～第4实施例中都是用象SO2/O2组合或者COS/O2组合这样的含带有S成分的气体的蚀刻气体进行干式蚀刻，在硅衬底41上会有S类或者SO2类的残留物，在后面的工序中当以抗蚀剂模样45作为掩膜对多晶硅膜43进行蚀刻时，存在于多晶硅膜43、抗蚀剂模样45以及有机防反射膜44上的S成分与大气中的水分反应形成残渣，恐怕会对多晶硅膜43的模样形状有不良影响。
因此，在第5实施例中，用含带有S成分的气体的蚀刻气体进行干式蚀刻后，用不含S成分的气体如N2气体进行等离子体处理，这样可以把残留在硅衬底41上S成分除去。
在第5实施例中也用如图2所示的第1种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第5实施例有关的蚀刻的蚀刻处理条件如表13所示。表14表示用离子色析法对蚀刻后残留的S成分进行定量分析的结果。
由表14可知，在只有用SO2气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻的步骤的情况下，用离子色析法对S成分进行定量分析的结果是200μg/8英寸基板。与此相对应，在用SO2气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻后再用N2气体进行等离子体处理的情况下，用离子色析法对S成分进行定量分析的结果是40μg/8英寸基板，与没有进行等离子体处理的情况相比S的量大幅度减少。
表13蚀刻处理条件
(1)使用SO2气体的ARC蚀刻步骤 (2)使用N2气体的等离子体除去S成分的步骤
    气体 SO2/O2=20/20(sccm)     N2=100(sccm)
    LEP/RF  54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     5(mTorr)     50(mTorr)
下部电极的温度     -10(℃)     -10(℃)
蚀刻时间的设定     超过60％     15秒
表14
    步骤的组合     由离子色析法给出的S的定量
    只有(1)     200μg/8英寸基板
    (1)+(2)     40μg/8英寸基板
由此可知，在用SO2气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻后再用N2气体进行等离子体处理可以大幅度减少残留在硅衬底41上的S成分。
还有，在第5实施例中，如果不用N2气体进行等离子体处理，用象O2气体、Ar气体或者He气体这样不含S成分的气体代替N2气体进行等离子体处理也可以获得同样的效果。
第6实施例
第6实施例是在用含带有S成分的气体的蚀刻气体进行干式蚀刻后再用不含S成分的气体如N2气体进行等离子体处理的情况下，根据多晶硅膜43等基底膜的凹凸度以及基底膜的种类控制等离子体处理的时间、气体压力、气体流量、处理温度以及高频电源的输出功率的实施方式。关于进行干式蚀刻的装置，没有什么特别问题，为进行比较，用如图2所示的第1种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第6实施例有关的用SO2气体对有机防反射膜44进行蚀刻的工作条件如表15所示，由N2气体作等离子体的等离子体处理条件如表16所示。
表15
                            蚀刻处理条件
    SO2/O2     32/8(sccm)
    LEP/RF     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     5(mTorr)
    下部电极的温度     20(℃)
如图4(b)所示，在用SO2气体对如图4(a)所示的有机防反射膜44进行了60％左右的干式蚀刻后，再用N2气体作等离子体对多晶硅膜43进行等离子体处理。
图8是表示当使由N2气体作等离子体的等离子体处理时间以及多晶硅膜43的晶粒大小变化时，晶粒大小与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
表16
                          等离子体处理条件
    N2     100(sccm)
    LEP/RF     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     50(mTorr)
下部电极的温度     20(℃)
由图8可知，随着多晶硅膜43的晶粒大小由0.5μm变小到0.05μm，多晶硅膜43上的微粒数减少。这是因为晶粒大小越大晶粒以及晶粒界面的凹凸程度也越大，S类的残留物就留下越多。还有，通过把由N2气体作等离子体的等离子体处理时间由30秒变长到90秒，可以使多晶硅膜43上的微粒数减少。也就是说，根据多晶硅膜43的晶粒大小，通过增加由N2气体作等离子体的等离子体处理时间可以使在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的残留物减少，这样，可以使微粒数减少。
图9是表示当使等离子体处理的N2气体的气体压力以及多晶硅膜33的晶粒大小变化时，晶粒大小与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图9可知，随着多晶硅膜43的晶粒大小由0.5μm变小到0.05μm，多晶硅膜43上的微粒数减少。还有，通过把等离子体处理的N2气体的压力由10mTorr加高到100mTorr，可以使多晶硅膜43上的微粒数减少。也就是说，根据多晶硅膜43的晶粒大小以及多晶硅膜43表面的凹凸程度，通过提高等离子体处理的N2气体的压力可以使在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的残留物减少，这样，可以使微粒数减少。
图10是表示当使等离子体处理的N2气体的气体流量以及多晶硅膜的晶粒大小变化时，晶粒大小与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图10可知，随着多晶硅膜43的晶粒大小由0.5μm变小到0.05μm，多晶硅膜43上的微粒数减少。还有，通过把由N2气体形成的等离子体处理的的气体流量由20sccm增加到80sccm，可以使多晶硅膜43上的微粒数减少。也就是说，根据多晶硅膜43的晶粒大小以及多晶硅膜43表面的凹凸程度，通过提高等离子体处理的N2气体的流量可以使在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的残留物减少，这样，可以使微粒数减少。
图11是表示当使由N2气体形成的等离子体处理中的硅衬底41的温度以及多晶硅膜的晶粒大小变化时，晶粒大小与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图11可知，随着多晶硅膜43的晶粒大小由0.5μm变小到0.05μm，多晶硅膜43上的微粒数减少。还有，通过把由N2气体形成的等离子体处理中的硅衬底41的温度由-10℃提高到50℃，可以使多晶硅膜43上的微粒数减少。也就是说，根据多晶硅膜43的晶粒大小以及多晶硅膜43表面的凹凸程度，通过提高由N2气体形成的等离子体处理中的硅衬底41的温度可以使在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的残留物减少，这样，可以使微粒数减少。
图12是表示当使由N2气体形成的等离子体处理中的LEP功率以及多晶硅膜的晶粒大小变化时，晶粒大小与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图12可知，随着多晶硅膜43的晶粒大小由0.5μm变小到0.05μm，多晶硅膜43上的微粒数减少。还有，通过把由N2气体形成的等离子体处理中的LEP功率由50W增大150W，可以使多晶硅膜43上的微粒数减少。也就是说，根据多晶硅膜43的晶粒大小以及多晶硅膜43表面的凹凸程度，通过提高由N2气体形成的等离子体处理中的LEP功率可以使在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的残留物减少，这样，可以使微粒数减少。
图13是表示当使由N2气体形成的等离子体处理中的RF功率以及多晶硅膜43的晶粒大小变化时，晶粒大小与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图13可知，随着多晶硅膜43的晶粒大小由0.5μm变小到0.05μm，多晶硅膜43上的微粒数减少。还有，通过把由N2气体形成的等离子体处理中的RF功率由50W增大150W，可以使多晶硅膜43上的微粒数减少。也就是说，根据多晶硅膜43的晶粒大小以及多晶硅膜43表面的凹凸程度，通过提高由N2气体形成的等离子体处理中的RF功率可以使在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的残留物减少，这样，可以使微粒数减少。
图14是表示当使基底膜的种类以及由N2气体形成的等离子体处理的时间变化时，处理时间与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图14可知，通过把基底膜的种类改变为非晶硅膜、多晶硅膜、WSi膜以及TEOS膜，由N2气体形成的等离子体处理后微粒数也随着变化，还有，通过把由N2气体形成的等离子体处理的时间由0秒增加到90秒，可以使基底膜上的微粒数减少。也就是说，根据不同的基底膜，通过改变由N2气体形成的等离子体处理的时间可以使微粒数减少。
还有，以上与改变基底膜种类相对应的由N2气体形成的等离子体处理的变化效果只以等离子体处理时间为例进行了说明，不用说，在等离子体处理中，通过改变气体压力、气体流量、LEP功率、RF功率或者硅衬底41的温度，也会得到同样的效果。
第7实施例
第7实施例是在用SO2类的蚀刻气体对有机防反射膜进行干式蚀刻后，通过加热硅衬底41使在多晶硅膜43、抗蚀剂模样45以及有机防反射膜44上的含S成分的残留物汽化，从而除去S成分。
关于进行干式蚀刻的装置，没有什么特别问题，为进行比较，用如图2所示的第1种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第7实施例有关的用SO2气体对有机防反射膜44进行蚀刻的蚀刻处理条件如表17所示。
表17蚀刻处理条件
    SO2/O2     32/8(sccm)
    LEP/RF     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     5(mTorr)
下部电极的温度     20(℃)
用SO2气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻后，把硅衬底41设置在加热板上加热1分钟。
图15是表示当使加热板的加热温度变化时，加热温度与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图15可知，随着使加热温度由30℃开始上升，多晶硅膜43上的微粒数减少，特别是当加热温度在70℃以上时，微粒数大幅度减少。与此相对应，当加热温度在120℃以上时，抗蚀剂模样45的形状发生变形，因此，把加热温度控制在70～120℃范围之内比较理想。还有，当加热温度在100℃以上时，微粒数在10个以下，基本上没什么变化，因此，加热温度以100℃最为理想。
图16是表示当通过加热板把硅衬底41加热到100℃时，加热时间与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图16可知，随着使加热时间由0秒增加到60秒，多晶硅膜43上的微粒数减少，但是，当加热时间超过60秒时，微粒数在10个以下，基本上没什么变化。
还有，图17是表示加热温度与用TDS(Thermal Desorpfion MassSpectroscopy)法时测出的SO2成分的强度之间的关系，即加热温度与S成分的脱离的关系。
由图17可知，当加热温度在0℃到300℃之间时，虽然有些散乱，但SO2的放出量随着加热温度的上升而增加。
由以上结果，在用SO2气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻后，通过把硅衬底41放在加热板加热，使在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的含S成分的的残留物汽化，从而除去S成分，这样，可以使微粒数减少。
第8实施例
第8实施例是在用SO2类的蚀刻气体对有机防反射膜进行干式蚀刻后，通过用温水冲洗硅衬底41除去在多晶硅膜43、抗蚀剂模样45以及有机防反射膜44上的含S成分的残留物。
关于进行干式蚀刻的装置，没有什么特别问题，为进行比较，用如图2所示的第1种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第8种实施方式有关的用SO2气体对有机防反射膜44进行蚀刻的蚀刻处理条件如表18所示。
表18
                          蚀刻处理条件
    SO2/O2     32/8(sccm)
    LEP/RF     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     5(mTorr)
    下部电极的温度     20(℃)
用SO2气体对有机防反射膜44进行蚀刻后，把硅衬底41放在水洗槽里洗90秒钟。
图18是表示当使水洗温度变化时，水洗温度与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图18可知，随着使水洗温度由20℃上升到100℃，多晶硅膜43上的微粒数减少，但是，因为水在100℃时沸腾，所以必须在90℃以下的水洗温度下冲洗。
图19是表示当把硅衬底41放在70℃水洗槽冲洗时，冲洗时间与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。
由图19可知，随着使水洗时间由0秒增加到120秒，多晶硅膜43上的微粒数减少，但是，当冲洗时间超过120秒时，微粒数在10个以下，基本上没什么变化。
由以上结果，在用SO2气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻后，通过用温水冲洗硅衬底41使在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的含S成分的残留物汽化，从而除去S成分，这样，可以使微粒数减少。
第9实施例
第9实施例是在用SO2类的蚀刻气体对有机防反射膜进行干式蚀刻后，通过用碱性溶液的光蚀刻显像液把残留在硅衬底41上的酸性的硫酸类残留物中和并冲洗，除去在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的的含S成分的残留物。
关于进行干式蚀刻的装置，没有什么特别问题，为进行比较，用如图2所示的第1种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第9实施例有关的用SO2气体对有机防反射膜44进行蚀刻的蚀刻处理条件如表19所示。
表19
                          蚀刻处理条件
    SO2/O2     32/8(sccm)
    LEP/RF     54.24/13.56(MHz)3×100/70(W)
    压力     5(mTorr)
    下部电极的温度     20(℃)
当用SO2类的蚀刻气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻时，在硅衬底41上会留下硫酸类残留物。通过用碱性溶液的显像液把这种硫酸类残留物中和并除去。然后，用水冲洗硅衬底41以及有机防反射膜44，把残留的显像液除去。显像液一般用半导体制造工艺中的光蚀刻显像液，因显像液以TMH(Tn-Methyl Anmonium Hydrooxide)为主要成分，不含碱金属，所以不会产生金属污染。
图20是表示当用22℃的显像液中和硫酸类残留物时，中和时间与多晶硅膜43上的微粒数之间的关系。微粒数是表示当用激光在多晶硅膜43上照射时根据光学反射计测的每8英寸基板上的个数。由图20可知，随着使显像时间由0秒增加到120秒，多晶硅膜43上的微粒数减少，但是，当显像时间超过120秒时，微粒数在10个以下，基本上没什么变化。
由以上结果，在用SO2气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻后，用碱性溶液的显像液把在硅衬底41上的硫酸类残留物中和，然后，再通过用水冲洗显像液除去在多晶硅膜43以及抗蚀剂模样45上的的含S成分的残留物，这样，可以使微粒数减少。
还有，在第5～第9实施例中是用多晶硅膜43作为有机防反射膜44的基底膜，在用含带有S成分的气体的蚀刻气体进行干式蚀刻后，不用说，去除S成分的后处理对于基底膜为TEOS等的氧化膜、氮化膜、硅化钨膜、金属合金膜或者强绝缘体膜的情况下，也会获得同样的效果。
还有，在第1～第9实施例中，是用图2所示的LEP(Lissajous ElectronPlasma)式的第1种蚀刻装置，不用说，如果用象RIE(Reactive IonEtching)、ECR(Electron Cyclotron Resonance)、ICP(InductivelyCoupled Plasma)或者TCP(Transformer Coupled Plasma)等方式的带有等离子体源的蚀刻装置，也会获得同样的效果。
第10实施例
第10实施例是基于上述第2个见识的实施方式，具体来说，就是用卤素类的Cl2/O2组合蚀刻气体对有机防反射膜44进行干式蚀刻的实施方式。还有，根据分析结果，在由第10实施例使用过的有机防反射膜的材料(商品名：CD9；美国布留洼科学公司制造)中有10ppm左右的硅成分混入。
关于进行干式蚀刻的装置，没有什么特别问题，为进行比较，用如图3所示的第2种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第10实施例有关的蚀刻的蚀刻处理条件如表20所示。
表20蚀刻处理条件
    Cl2/O2     20/20(sccm)
    ICP/RF     13.56(MHz)300/70(W)
    压力     5(mTorr)
    下部电极的温度     10(℃)
还有，蚀刻特性结果如表21所示，虽然在有机防反射膜44上有些尺寸变化，但在获得垂直形状的同时，根本没有产生以往用N2/O2组合气体进行蚀刻时产生的异物状残渣。
表21
                        蚀刻特性结果
ARC蚀刻速度     200(埃/min)
    均匀性     ±3.5(％)
    尺寸变化     -0.05μm(open)-0.02μm(dense)
    与多晶硅膜间的选择比     ∝
    异物状残渣     没有
这样，不产生异物状残渣的理由被认为是含硅的有机防反射膜44中的硅被Cl2/O2组合蚀刻气体中的Cl基蚀刻，不存在未反应的硅成分。
第11实施例
第11实施例也是基于上述第2个见识的实施方式，具体来说，就是在Cl2/O2组合气体中添加SO2气体作为蚀刻气体对含硅的有机防反射膜44进行干式蚀刻的实施方式。还有，在第11实施例中使用与第10实施例一样的有机防反射膜的材料(商品名：CD9；美国布留洼科学公司制造)。还有，与第10实施例一样，用如图3所示的第2种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第11实施例有关的蚀刻的蚀刻处理条件如表22所示。还有，蚀刻特性结果如表23所示，在获得垂直形状的同时尺寸变化也小。还有，与第10实施例一样，根本没有产生异物状残渣。
表22蚀刻处理条件
    Cl2/SO2/O2     10/10/20(sccm)
    ICP/RF     13.56(MHz)300/70(W)
    压力     5(mTorr)
下部电极的温度     10(℃)
在第10实施例中，如表21所示，存在的尺寸变化情况是蚀刻后的有机防反射膜44的尺寸比抗蚀剂模样45的尺寸小一些，但在在第11实施例中尺寸变化小了。如果蚀刻后的有机防反射膜44的尺寸比抗蚀剂模样45的尺寸小，当以抗蚀剂模样45以及有机防反射膜44为掩膜对多晶硅膜43进行蚀刻时，会发生使所得到的多晶硅膜43的模样尺寸变化的问题，但根据第11实施例，所得到的多晶硅膜43的模样尺寸不变化。
表23
                             蚀刻特性结果
    ARC蚀刻速度      1500(埃/min)
    均匀性     ±4.0(％)
    尺寸变化     0.00μm(open)-0.01μm(dense)
与多晶硅膜间的选择比     ∝
    异物状残渣     没有
在第11实施例中不产生异物状残渣的理由被认为是含硅的有机防反射膜44中的硅被Cl2/O2/SO2组合蚀刻气体中的Cl基蚀刻，不存在未反应的硅成分。
还有，有机防反射膜44的尺寸变化小的理由被认为是：抗蚀剂模样45的或者有机防反射膜44的主要成分C与蚀刻剂的S反应形成CS2，难以汽化，具有C-S组合的聚合物状的侧面保护膜易于付着在抗蚀剂模样45或者有机防反射膜44的模样侧面，可以抑制有机防反射膜44的尺寸变小。
第12实施例
第12实施例是在用由Cl2/SO2/O2气体组成的蚀刻气体对含硅的有机防反射膜进行干式蚀刻后再用不含S成分的气体的非活性气体N2气体进行等离子体处理的实施方式。
还有，在第12实施例中使用与第10实施例一样的有机防反射膜的材料(商品名：CD9；美国布留洼科学公司制造)。
还有，与第10实施例一样，用如图3所示的第2种蚀刻装置，被蚀刻膜按图4所示构成。
与第12实施例有关的蚀刻处理条件和等离子体处理条件如表24所示，用离子色析法对S成分进行定量分析的结果如表25所示。
表24
                     蚀刻处理条件
(1)使用SO2气体的ARC蚀刻步骤 (2)使用N2气体除去S成分的步骤
    气体     Cl2/SO2/O2=10/10/20(sccm)     N2=100(sccm)
    ICP/RF     13.56(MHz)300/70(W)     13.56(MHz)100/0(W)
    压力     5(mTorr)     100(mTorr)
下部电极的温度     10(℃)     10(℃)
蚀刻时间的设定     超过60％     90秒
如表25所示，只进行步骤(1)的情况下，即只用由Cl2/SO2/O2气体组成的蚀刻气体对含硅的有机防反射膜进行干式蚀刻的情况下，用离子色析法对S成分进行定量分析的结果为160μg/8英寸基板，与此相对应，步骤(1)及(2)都进行的情况下，即在用由Cl2/SO2/O2气体组成的蚀刻气体对含硅的有机防反射膜进行干式蚀刻后，不在作为下部电极并用于放置被蚀刻材料的样品台23上加偏置电压，而用N2气体进行等离子体处理的情况下，用离子色析法对S成分进行定量分析的结果是30μg/8英寸基板。步骤(1)及(2)都进行的情况与只进行步骤(1)的情况相比S的量大幅度减少。
表25
    步骤的组合     由离子色析法给出的S的定量
    只有(1)     160μg/8英寸基板
    (1)+(2)     30μg/8英寸基板
在第12实施例中，由于在蚀刻气体中含S成分，如前所述，在对有机防反射膜44进行干式蚀刻后在硅衬底上残留有S成分，残留的S成分与空气中的水分反应，没有必要担心会产生残渣。
可是，如第12实施，在用由Cl2/SO2/O2气体组成的蚀刻气体对含硅的有机防反射膜进行干式蚀刻后，不在放置硅衬底41的样品台23上加偏置电压而用N2气体进行等离子体处理，这样在硅衬底41上残留的S成分大幅度减少，这对减少残渣有极大的效果。
如在放置硅衬底41的样品台23上加偏置电压的状态下进行N2气体的等离子体处理，虽然对除去残留的S成分有一定的效果，如图22所示，在抗蚀剂模样45的上部可能会发生模样崩溃。这是因为在抗蚀剂模样45的上部有过多的N+离子，这些N+离子会溅射在抗蚀剂模样45的上部。
与此相对应，如不在样品台23上加偏置电压进行N2气体的等离子体处理，在抗蚀剂模样45的上部的N+离子不多，可以防止N+离子成分溅射在抗蚀剂模样45的上部，这样就可以防止在抗蚀剂模样45的上部发生模样崩溃。
还有，在第12实施例中，不在样品台23上加偏置电压进行N2气体的等离子体处理，但这可以用阳极耦合方式的等离子体处理替代。
还有，在第12实施例中，用N2气体作为等离子体处理的气体，如果用O2气体、Ar气体或者He气体替代N2气体也可以获得相同的效果。
可是，第12实施例因在干式蚀刻步骤中使用了含S成分的蚀刻气体，要用不含S成分的由N2气体作成的等离子体进行等离子体处理，因此，第12实施例中的等离子体处理条件特别是不在样品台23上加偏置电压进行等离子体处理的条件或进行阳极耦合方式的等离子体处理条件也可以适用于第5实施例或第6实施例。
还有，在第10实施例中使用Cl2/O2组合的蚀刻气体，在第11以及第12实施例中使用Cl2/SO2/O2组合的蚀刻气体，如果用HBr/O2组合的气体、HBr/SO2/O2组合的气体、CF4/HBr/O2组合的气体或者CF4/CHF3/Ar/O2组合的蚀刻气体替代上述2种气体也会得到同样的效果。
还有，在第10～第12实施例中，使用如图3所示的ICP(InductivelyCoupled Plasma)式的第2种蚀刻装置，不用说，如果用象RIE(ReactiveIon Etching)、ECR(Electron Cyclotron Resonance)、TCP(TransformerCoupled Plasma)或者LEP(Lissajous Electron Plasma)等方式的带有等离子体源的蚀刻装置，也会获得同样的效果。
权利要求书
按照条约第19条的修改
1．一种模样形成方法，是涉及具备有在基板上作成的基底膜的上面加上有机防反射膜的第1道工序和在上述有机防反射膜的上面形成抗蚀剂模样的第2道工序和以上述抗蚀剂模样为掩膜对上述有机防反射膜进行干式蚀刻、由上述有机防反射膜形成防反射膜模样的第3道工序的模样形成方法，其特征在于上述第3道工序包括用含有带S成分气体的蚀刻气体对上述基底膜不进行蚀刻，而对上述有机防反射膜进行干式蚀刻形成防反射膜模样。
2．根据权利要求1所述的模样形成方法，其特征在于在上述第3道工序中的蚀刻气体为SO2/O2组合的气体。
3．根据权利要求2所述的模样形成方法，其特征在于在上述SO2/O2组合的气体中O2对SO2的混合比在2分之1以上。
4．根据权利要求2所述的模样形成方法，其特征在于上述第3道工序包括在使基板保持在15℃以下的温度的状态下进行干式蚀刻形成防反射膜的模样的工序。
5．根据权利要求1所述的模样形成方法，其特征在于在上述第3道工序中的蚀刻气体含有氧硫化碳的气体(COS)。
6．一种模样形成方法，是涉及具备有在基板上作成的基底膜的上面加上有机防反射膜的第1道工序和在上述有机防反射膜的上面形成抗蚀剂模样的第2道工序和以上述抗蚀剂模样为掩膜对上述有机防反射膜进行干式蚀刻、由上述有机防反射膜形成防反射膜模样的第3道工序的模样形成方法，其特征在于上述第3道工序包括有用含有带S成分气体的蚀刻气体对上述基底膜不进行蚀刻，而对上述有机防反射膜进行干式蚀刻形成上述防反射膜模样的工序和把残留在上述基板上的S成分除去的S成分去除工序。
7．根据权利要求6所述的模样形成方法，其特征在于上述S成分去除工序包括用不含S成分的气体形成的等离子体进行等离子体处理除去S成分的工序。
8．根据权利要求7所述的模样形成方法，其特征在于上述等离子体处理是通过阳极耦合方式或者在上述基板所放置的电极上不加偏置电压的方式进行的。
9．根据权利要求7所述的模样形成方法，其特征在于根据基底膜表面的凹凸的大小或基底膜的不同种类，上述等离子体处理包括有设定气体压力、气体流量、温度、高频输出以及处理时间中的至少一种等离子体处理条件的工序。
10．根据权利要求6所述的模样形成方法，其特征在于上述S成分去除工序包括通过加热上述基板除去的S成分的工序。
11．根据权利要求6所述的模样形成方法，其特征在于上述S成分去除工序包括通过冲洗上述基板除去的S成分的工序。
12．根据权利要求6所述的模样形成方法，其特征在于上述S成分去除工序包括通过用碱性溶液把上述基板上的酸性淀积物中和再冲洗上述基板的S成分去除工序。
13．一种模样形成方法，是涉及具备有在基板上作成的基底膜的上面加上有机防反射膜的第1道工序和在上述有机防反射膜的上面形成抗蚀剂模样的第2道工序和以上述抗蚀剂模样为掩膜对上述有机防反射膜进行干式蚀刻、由上述有机防反射膜形成防反射膜模样的第3道工序的模样形成方法，其特征在于上述第3道工序包括当在上述有机防反射膜中含有硅成分时用蚀刻气体对上述有机防反射膜进行干式蚀刻形成上述防反射膜模样的工序，所用的蚀刻气体含有S成分，Cl成分及O成分。
14．根据权利要求1所述的模样形成方法，其特征在于在上述第3道工序中的蚀刻气体只含有S成分及O成分。

Claims (13)

1．一种模样形成方法，是涉及具备有在基板上作成的基底膜的上面加上有机防反射膜的第1道工序和在上述有机防反射膜的上面形成抗蚀剂模样的第2道工序和以上述抗蚀剂模样为掩膜对上述有机防反射膜进行干式蚀刻、由上述有机防反射膜形成防反射膜模样的第3道工序的模样形成方法，其特征在于上述第3道工序包括用含有带S成分气体的蚀刻气体进行干式蚀刻形成防反射膜模样。
2．根据权利要求1所述的模样形成方法，其特征在于在上述第3道工序中的蚀刻气体为SO2/O2组合的气体。
3．根据权利要求2所述的模样形成方法，其特征在于在上述SO2/O2组合的气体中O2对SO2的混合比在2分之1以上。
4．根据权利要求2所述的模样形成方法，其特征在于上述第3道工序包括在使基板保持在15℃以下的温度的状态下进行干式蚀刻形成防反射膜的模样的工序。
5．根据权利要求1所述的模样形成方法，其特征在于在上述第3道工序中的蚀刻气体含有氧硫化碳的气体(COS)。
6．一种模样形成方法，是涉及具备有在基板上作成的基底膜的上面加上有机防反射膜的第1道工序和在上述有机防反射膜的上面形成抗蚀剂模样的第2道工序和以上述抗蚀剂模样为掩膜对上述有机防反射膜进行干式蚀刻、由上述有机防反射膜形成防反射膜模样的第3道工序的模样形成方法，其特征在于上述第3道工序包括有用含有带S成分气体的蚀刻气体进行干式蚀刻形成上述防反射膜模样的工序和把残留在上述基板上的S成分除去的S成分去除工序。
7．根据权利要求6所述的模样形成方法，其特征在于上述S成分去除工序包括用不含S成分的气体形成的等离子体进行等离子体处理除去S成分的工序。
8．根据权利要求7所述的模样形成方法，其特征在于上述等离子体处理是通过阳极耦合方式或者在上述基板所放置的电极上不加偏置电压的方式进行的。
9．根据权利要求7所述的模样形成方法，其特征在于根据基底膜表面的凹凸的大小或基底膜的不同种类，上述等离子体处理包括有设定气体压力、气体流量、温度、高频输出以及处理时间中的至少一种等离子体处理条件的工序。
10．根据权利要求6所述的模样形成方法，其特征在于上述S成分去除工序包括通过加热上述基板除去的S成分的工序。
11．根据权利要求6所述的模样形成方法，其特征在于上述S成分去除工序包括通过冲洗上述基板除去的S成分的工序。
12．根据权利要求6所述的模样形成方法，其特征在于上述S成分去除工序包括通过用碱性溶液把上述基板上的酸性淀积物中和再冲洗上述基板的S成分去除工序。
13．一种模样形成方法，是涉及具备有在基板上作成的基底膜的上面加上有机防反射膜的第1道工序和在上述有机防反射膜的上面形成抗蚀剂模样的第2道工序和以上述抗蚀剂模样为掩膜对上述有机防反射膜进行干式蚀刻、由上述有机防反射膜形成防反射膜模样的第3道工序的模样形成方法，其特征在于上述第3道工序包括当在上述有机防反射膜中含有硅成分时用蚀刻气体对上述有机防反射膜进行干式蚀刻形成上述防反射膜模样的工序，所用的蚀刻气体至少要含有卤素类的气体和碳氟化物类气体中的一种气体。
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