CN1710703A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不因流程工序的增大而导致生产率的下降，且可形成微小直径的孔等的图形，并生产性良好地制造高集成度的半导体装置的半导体装置制造方法。在半导体晶片(100)上，SiC膜(101)、低K(Low－K)膜(102)、TEOS氧化膜(103)从下侧开始按此顺序形成。而且，在有机类反射防止膜(104)上，形成有形成规定的开口图形并由ArF抗蚀剂构成的掩膜层(105)。由图(a)的状态开始，通过掩膜层(105)对有机类反射防止膜(104)进行蚀刻处理，变成图(b)的状态时，为产生等离子体，通过使所施加的高频电力的施加电力发生变化，控制在反射防止膜(104)上形成的开口部的开尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及用已形成规定形状的光致抗蚀剂作为掩膜，通过等离子体蚀刻处理形成微细电路图形的半导体装置的制造方法。
背景技术
过去的技术是：在半导体装置的制造工序中的电路图形的形成等中，利用了使用光致抗蚀剂，通过曝光、显影处理等，将所期望的图形进行复制的光刻技术。即：通过此光刻技术，由光致抗蚀剂构成的抗蚀剂膜，以规定形状形成掩膜，通过借助于此掩膜进行等离子体蚀刻处理等，在抗蚀剂膜的下侧的层能够形成规定形状的凹部及凸部。
上述的光刻技术由于曝光所用光的波长等的原因，其图像分辨率有规定的限度，因此，在抗蚀剂膜上形成图像分辨率限度以下尺寸的开口部等较为困难。
鉴于此，已知有如下的技术：根据光刻技术，将抗蚀剂膜制成规定的形状后，利用CVD等，在基板的整个面上形成聚合物层，通过对该聚合物层进行各向异性蚀刻处理，仅残留在抗蚀剂膜的侧壁部的聚合物层，通过残留此聚合物层而使用开口直径变小了的掩膜进行蚀刻处理，形成光刻技术中的图像分辨率限度以下宽度的沟槽或孔(例如，参照专利文献1)。
而且，还有如下技术，在光刻技术中，为了防止在抗蚀剂膜内由于多重干涉而引起的驻波的发生，使用反射防止膜(BARC)进行处理。进而，通过用含有CF4气体和O2气体的气体对此反射防止膜进行等离子体蚀刻处理，对反射防止膜及抗蚀剂膜进行横向修理，与最初的抗蚀剂膜的图形的宽度相比，能够形成更加狭窄线宽的布线等。(例如，参照专利文献2)
[专利文献1]特开2002-110654(2-5页、图1-6)
[专利文献2]国际公开第03/007357号手册(说明书9-18页、图1-7)
在上述技术背景中，在对反射防止膜及抗蚀剂膜进行横向修理的技术方面，与抗蚀剂膜的图形的宽度相比，能够形成更加狭窄线宽的布线，但是，例如，在下层通过蚀刻处理形成孔时，不能使该孔的开口直径比抗蚀剂图形的开口直径小。
另外，在通过利用CVD在基板整个面上形成聚合物层，对此聚合物层进行各向异性蚀刻而仅使在抗蚀剂膜的侧壁部的聚合物层残留的方法，具有如下的课题：必需基于CVD的聚合物层的形成工序、其后的各向异性蚀刻工序等的工序，随着工序的增加，生产率下降。
发明内容
本发明是基于对上述现有课题的研究，提供一种不会招致因工序数增加造成的生产率下降，能够形成微小直径的孔等的图形，能生产性良好地制造集成度高的半导体装置的半导体装置制造方法。
发明方面1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，将具有第一频率的第一高频施加于处理气体产生上述处理气体的等离子体，将具有频率比上述第一频波低的第二频率的第二高频施加于被处理基板，使在上述被处理基板的表面上形成的具有规定开口图形的抗蚀剂膜作为掩膜，蚀刻在上述抗蚀剂膜之下形成的被蚀刻层，通过使上述第一高频的施加功率变化，控制在上述被蚀刻层上形成的开口部的开口尺寸。
另外，如发明方面2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面1的基础上，通过蚀刻处理所形成的上述被蚀刻层的开口部的开口尺寸，比蚀刻处理前的上述抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸小。
另外，如发明方面3所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在发明方面2的基础上，蚀刻后的上述抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸，比蚀刻前的该抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸小。
另外，如发明方面4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面1～3的任意1项的基础上，上述处理气体至少含有CF4气体。
另外，如发明方面5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面1～4的任意1项的基础上，上述被蚀刻层是由有机材料构成的反射防止膜。
另外，如发明方面6所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面5的基础上，将上述由有机材料构成的反射防止膜进行蚀刻处理后，以由该有机材料构成的反射防止膜及上述抗蚀剂膜作为掩膜，对露出的基底进行蚀刻。
另外，如发明方面7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面1～6的任意1项的基础上，对上述被蚀刻层进行蚀刻处理时，使用上部电极与下部电极大致平行地配置的平行平板型等离子体蚀刻处理装置，将上述第一高频施加在上述上部电极上、将上述第二高频施加在载置有上述被处理基板的上述下部电极上。
另外，如发明方面8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面7的基础上，上述第一频率是13.56～100MHz，上述第一高频的电力密度是1.63×10-2～4.89×10-2W/cm2。
另外，如发明方面9所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面7或8的基础上，上述第二频率是0.8～27.12MHz，上述第二高频的电力密度2.0×10-2W/cm2。
另外，如发明方面10所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面6的基础上，使用含有碳氟化合物气体和氢气的蚀刻气体对上述基底进行等离子体蚀刻。
另外，如发明方面11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面10的基础上，上述碳氟化合物气体是CF4气体。
另外，如发明方面12所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面10或11的基础上，上述基底包括SiCO膜。
另外，如发明方面13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面12的基础上，在上述基底的SiCO膜之上形成有TEOS氧化膜。
另外，如发明方面14所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面10～13的任意1项的基础上，通过蚀刻处理形成的上述基底的开口部的开口尺寸比由上述有机材料构成的反射防止膜的蚀刻处理前的上述抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸小。
另外，发明方面15所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：将在被处理基板的表面上形成的具有规定开口图形的抗蚀剂膜作为掩膜，对在上述抗蚀剂膜之下形成的由有机材料构成的反射膜防止膜进行蚀刻处理后，以该由有机材料构成的反射防止膜及上述抗蚀剂膜作为掩膜，对露出的基底进行蚀刻处理，上述基底含有SiCO膜，用含有碳氟化合物气体和氢气的蚀刻气体，对该基底进行等离子体蚀刻处理。
另外，如发明方面16所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面15的基础上，上述碳氟化合物气体是CF4气体。
另外，如发明方面17所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面15或16的基础上，在上述基底的SiCO膜之上，形成有TEOS氧化膜。
另外，如发明方面18所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在发明方面15～17的任意1项的基础上，通过蚀刻处理所形成的上述基底的开口部的开口尺寸，比由上述有机材料构成的反射防止膜的蚀刻处理前的上述抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸小。
根据本发明，可提供一种半导体装置的制造方法，可不招致因工序数增加造成的生产率下降，可形成微小直径的孔等的图形，可生产性良好地制造高集成度的半导体装置。
附图说明
图1是表示在本发明的一实施方式的等离子体蚀刻方法中使用的装置的构成的图。
图2是表示本发明的一实施方式中的蚀刻工序的图。
图3是表示本发明一实施方式中的高频电力值与CD偏移量的关系的图。
图4是表示本发明一实施方式中的蚀刻工序的图。
图5是表示本发明一实施方式中的等离子体密度与CD偏移量及光致抗蚀剂残膜量的关系的图。
图6是表示本发明一实施方式中的C2自由基的浓度与等离子体密度的关系图。
图7是表示在本发明一实施方式及比较例中的CD偏移量的变化的图。
符号说明：1等离子体蚀刻处理装置；2腔室；5基座(下部电极)；21上部电极；30处理气体供给源；40第一高频电源；50第二高频电源。
具体实施方式
下面，针对具体实施方式参照附图，对本发明半导体装置的制造方法进行详细说明。
图1表示在本发明一实施方式中使用的等离子体蚀刻处理装置的构成。如图所示，等离子体蚀刻处理装置1是作为电极板上下平行相对、其中一个与等离子体形成用电源相连接的电容结合型平行平板等离子体蚀刻处理装置而构成的。
该等离子体蚀刻处理装置1具有：例如由表面进行了阳极氧化处理(铝氧化膜处理)的铝构成的形成为圆筒状的腔室2，使该腔室2接地。在腔室2的底部是借助于陶瓷等绝缘板3，设置有用于载置半导体晶片W的近于圆柱状的基座支撑台4。在此基座支撑台4上，设置有构成下部电极的基座5。该基座5与高通滤波器(HPF)6相连接。
在基座支撑台4内部，设置有温度调节介质室7。因此，通过导入管8将温度调节介质导入温度调节介质室7，进行循环，然后从排出管9排出。通过这样的温度调节介质的循环，能够将基座5控制在所要求的温度。
基座5是在其上侧的中央部形成凸形的圆盘形，在它的上面，设置有与半导体晶片W几乎同形状的静电吸盘11。静电吸盘11是通过将电极12置于绝缘材料之间构成。静电吸盘11通过从与电极12相接的直流电源13施加例如1.5kV的直流电压，借助库仑力将半导体晶片W进行静电吸附。
因此，在绝缘板3、基座支撑台4、基座5还有静电吸盘11，在作为被处理体的半导体晶片W的背面，形成有供给传热介质(例如He气等)的气体通路14，通过借助此传热介质使基座5与半导体晶片W之间进行传热，将半导体晶片W维持在规定的温度。
在基座5的上端周边处，按照将载置在静电吸盘11上的半导体晶片W围住的方式，配置了环状的聚焦环15。该聚焦环15是由陶瓷或石英等的绝缘材料或导电性材料构成，能够提高蚀刻处理的均匀性。
另外，在基座5的上方，设置了与该基座5平行相对的上部电极21。上部电极21是通过绝缘材料22支撑于腔室2的内部。上部电极21，是由构成与基座5的对向面的、具有多个吐出孔23的电极板24(例如，由石英构成)、支撑此电极板24的电极支撑体25(导电性材料，例如由表面进行了铝阳极氧化处理的铝构成)构成的。而且，基座5与上部电极21的间隔能够调节。
在上部电极21上的电极支撑体25的中央，设置有气体导入口26。该气体导入口26与气体供给管27相连。而且，此气体供给管27通过阀28及质量流量控制器29与处理气体供给源30相连接。由此处理气体供给源30，供给用于进行等离子体蚀刻处理的蚀刻处理气体。而且，在图1中，虽然只表示出一个由上述处理气体供给源30等构成的处理气体供给系统，但构成为设置有多个这样的处理气体供给系统，例如，将CF4、CHF3、C4F8、H2、Ar、N2等气体各自独立地进行流量控制，可向腔室2内供给。
一方面，腔室2的底部与排气管31相连接，该排气管31与排气装置35相接。排气装置35装备有涡轮分子泵等的真空泵，构成为能够将腔室2内抽真空到规定的减压环境(例如，0.67Pa以下)。并且，在腔室2的侧壁配置有闸阀32。该闸阀32在打开的状态下，在与邻接的负载锁定室(图中未表示)之间，能够将半导体晶片W进行运送。
上部电极21与第一高频电源40相接，在其供电线安插有匹配器41。而且，上部电极21与低通滤波器(LPF)42相连接。此第一高频电源40具有13.56～100MHz范围的频率。通过施加高频率的电力，在腔室2中，能够形成优选的解离状态且具有高密度的等离子体。与过去相比，可在低压条件下进行等离子体处理。该第一高频电源40的频率，优选50～80MHz，较为典型的是如图所示的采用60MHz或其附近的频率。
作为下部电极的基座5与第二高频电源50相连接，在其供电线上安插有匹配器51。该第二高频电源50具有比上述第一高频电源40低的频率，例如具有800kHz～27.12MHz范围的频率。通过施加该范围的频率，能够对作为被处理体的半导体晶片W不产生损伤而赋予适当的离子作用。较为典型的如图所示，第二高频电源50的频率采用2MHz或800KHz等频率。
图2是放大表示本发明具体实施方式中进行蚀刻处理的基板的构成的图。在图2(a)中的100表示形成有未图示的由铜或铝等构成的布线的半导体基板(半导体晶片)。在此半导体晶片100的上面，是SiC膜(阻挡膜)101、低K(Low-K)膜、(SiOC膜等(例如，柯拉尔(coral)(ノベラス公司)、奥罗拉(aurora)(ASM公司)、奥利安(orion)(Trikon公司)、黑色金刚石(black diamond)(アプライドマテリアル公司)(在本实施方式中使用黑色金刚石))102、TEOS氧化膜103、由有机材料构成的有机类反射防止膜(BARC)104从下面开始按此顺序形成。并且，在有机类反射防止膜104的上面，形成有由ArF抗蚀剂构成的掩膜层105，在该掩膜层105，通过曝光、显影等工序形成规定的开口图形(在本实施方式中是多个圆孔状的开口图形)。
因此，从图2(a)的状态开始，使用图1所示的装置，通过借助掩膜层105对有机类反射防止膜104进行蚀刻，成为图2(b)的状态。而且，ArF抗蚀剂是用将ArF气体作为发光源的激光进行曝光的抗蚀剂，与KrF抗蚀剂相比，它能够形成更细微的图形。构成此ArF抗蚀剂的主要物质是：例如环烯烃树脂、脂环族甲基丙烯酸酯树脂(methacrylateresin)、脂环族丙烯酸酯树脂、环烯烃-无水马来酸树脂等。
下面，根据上述图1的等离子体蚀刻处理装置1，对上述蚀刻工序进行说明。
首先，如上所述，打开闸阀32，将形成有有机类反射防止膜104、及图案化成规定图形后的掩膜层105等所构成的半导体晶片W，由未图示的负载锁定室移入腔室2内，装在静电吸盘11上。因此，通过施加来自直流电源13的直流电压，将半导体晶片W静电吸附在静电吸盘11上。
接着，将闸阀32关闭，通过排气装置35，将腔室2内部吸成规定的真空度。然后，打开阀28，从处理气体供给源30将CF4气体(蚀刻气体)，通过质量流量控制器29对其流量进行调整，通过处理气体供给管27、气体导入口26、上部电极21的中空部、电极板24的排出孔23，按图1的箭头方向，对着半导体晶片W均匀地吐出。
与此同时，腔室2的压力，维持在规定的压力(例如，6.7Pa)。因此，由第一高频电源40，向上部电极21施加高频电压，使蚀刻处理气体等离子化。与此同时，由第二高频电源50，向作为下部电极的基座5施加高频电压，通过引入等离子体中的离子，对半导体晶片W的有机类反射防止膜104进行蚀刻，在达到上述图2(b)的状态的时刻，蚀刻结束。
根据上述工序，用200mm的晶片作为第一实施例，按以下条件进行蚀刻：
蚀刻处理气体：CF4(流量：100SCCM)
压力：6.7Pa(50mTorr)
施加在上部电极的高频电力：1000W
施加在下部电极的高频电力：100W
电极间距离：60mm
基座温度：20℃
时间：40秒。
关于通过上述第一实施例的蚀刻工序形成的有机类反射防止膜104的图形，如图2(b)所示，是用SEM(扫描电子显微镜)观察时，在掩膜层105的内侧部分处观察到被推测为聚合物P的堆积物(沉淀)的同时，有机类反射防止膜104的侧壁部分的形状，成为下侧的开口直径(开口尺寸)变小的倾斜的形状。
关于开口直径的具体数值，在晶片的中央部，相对于蚀刻前的掩膜层105的最上部的开口直径(顶部CD)(与图2(b)的d1相当)是140nm，蚀刻处理后的有机类反射防止膜104的底部的开口直径(底部CD)(与图2(b)的d2相当)是134nm(CD偏移量为-6nm)。而且，在晶片的周边部的上述数值，相对于掩膜层105的最上部的开口直径(顶部CD)是141nm，有机类反射防止膜104底部的开口直径(底部CD)是131nm(CD偏移量为-11)。
其次，作为第二实施例，在上述的具体实施例中，除了对上部电极施加高频电力1500W以外，是以相同的条件进行蚀刻的。其结果是：相对于晶片的中央部的上述掩膜层105的最上部的开口直径(顶部CD)是140nm，有机类反射防止膜104的底部的开口直径(底部CD)是119nm(CD偏移量为-21nm)。相对于晶片的周边部的掩膜层105的最上部的开口直径(顶部CD)是141nm，有机类反射防止膜104底部的开口直径(底部CD)为118nm(CD偏移量为-23nm)。
其次，作为第三实施例，在上述实施例中，除了对上部电极施加高频电力2200W以外，是以相同的条件进行蚀刻处理的。其结果是：相对于在晶片的中央部的上述掩膜层105的最上部的开口直径(顶部CD)是140nm，有机类反射防止膜104底部的开口直径(底部CD)是88nm(CD偏移量为-52nm)。相对于在晶片的周边部的掩膜层105的最上部的开口直径(顶部CD)是141nm，有机类反射防止膜104底部的开口直径(底部CD)为88nm(CD偏移量为-53nm)。
图3曲线表示在上述实施例中的测定结果，纵轴代表开口直径的变化量(CD偏移量(nm))，横轴代表施加于上部电极频率为60MHz的高频电力(电力密度(W/cm2))。如图所示，通过使施加于上部电极的电力发生变化，可控制蚀刻后的有机类反射防止膜104底部的开口尺寸。
所以，在完成上述蚀刻后，如下述图4所示，通过对更下层的TEOS氧化膜103及低K膜102进行蚀刻，在这些层上能够形成与最先在掩膜层105上形成的开口相比较而尺寸小的开口。这样，使CD偏移量作为负数，如果能形成比掩膜层105的开口直径更小的开口直径的孔，就能够形成光刻技术的分辨率以上的微细的孔等的图形。这样，将CD偏移量作为负数时，如图3所示，施加于上部电极的高频电力，以电力密度为1.63×10-2W/cm2(施加电力1000W)以上为优选，将CD偏移量近似于直线延伸作为上限，电力密度在4.89×10-2W/cm2(施加电力3000W)以下左右为优选。
图5是以CD偏移量及光致抗蚀剂膜(PR)残膜量为纵轴，以等离子体密度(电子密度(Ne))为横轴，表示等离子体密度与CD偏移量及抗蚀剂膜残膜量关系的调查结果。而且，在图6中，以自由基的浓度为纵轴、以等离子体密度(电子密度(Ne))为横轴，表示C2自由基及CF2自由基的对于Ar的浓度与等离子体密度关系的调查结果。并且，在图5中所表示的3点的等离子体的密度是以各自上部电极施加高频电力为1000W、1500W、2200W时相对应的数值。
当增大施加于上部电极的高频电力的电力密度(施加电力)时，等离子体的密度将增大。因此，如图5所示，当等离子体的密度增大时，CD偏移量向负的一侧增大的同时，光致抗蚀剂膜残膜量将增大。另外，如图6所示，当等离子体的密度增大时，C2自由基的浓度也将增大。由于该C2自由基的增加，在光致抗蚀剂表面及开口内产生的堆积物(沉淀)的量增大，因此，能够对CD偏移量向负的一侧进行控制。
而且，如果将上述施加于上部电极的高频电力的优选的电力密度的范围1.63×10-2W/cm2～4.89×10-2W/cm2以等离子体密度(电子密度(Ne))表示，则为0.334×1011cm-3～0.700×1011cm-3的范围。
一方面，施加于下部电极的高频电力，由于在零时不进行蚀刻，所以必须施加，当施加电力增高时，在由光致抗蚀剂构成的掩膜层105上，引起产生纵向的凹凸的条纹。鉴于此，以电力密度在2.0×10-2W/cm-2(施加电力为1000W)以下为优选，电力密度更以2.0×10-3W/cm2(施加电力为100W)左右为优选。
而且，关于有机类反射防止膜104，由于是将掩膜层105及有机类反射防止膜104作为掩膜，将作为基底膜的TEOS氧化膜103及低K(Low-K)膜102进行蚀刻后除去，所以，有机类反射防止膜104的侧壁部分的形状即使倾斜，也不产生问题。
但是，关于上述TEOS氧化膜103的蚀刻，目前，例如使用CH2F2/O2或C4F8/Ar/O2等作为蚀刻气体进行蚀刻。
另外，关于低K(Low-K)膜102的蚀刻，目前，进行基于例如使用了CHF3/CF4/Ar/N2作为蚀刻气体的主蚀刻和使用了例如C4F8/Ar/N2作为蚀刻气体的过蚀刻的二阶段的蚀刻。
但是，在上述的方法中，在由光致抗蚀剂构成的掩膜层105上，存在有引起产生纵方向的凸凹的条纹的所谓问题。为了解决上述问题，按以下方法进行蚀刻为优选。
即，此方法是将TEOS氧化膜103的蚀刻和低K(Low-K)膜102的主蚀刻，作为处理气体例如使用CHF3/CF4/Ar/N2(流量比：15/15/500/80sccm)或CF4/H2(流量比：70/130sccm)，在步骤1进行，成为图4(a)所示的状态。而且，在此状态，在蚀刻后的孔的底部，处于只残存有少量的低K(Low-K)膜102的状态。因此，其后，进行作为蚀刻气体使用了例如C4F8/Ar/N2的过蚀刻，从图4(a)所示状态成为图4(b)所示状态。
而且，TEOS氧化膜103的蚀刻与低K(Low-K)膜102的主蚀刻的时间，例如是30秒左右，过蚀刻处理的时间，例如是15秒左右。
如上所述，通过使用相同的蚀刻处理气体在步骤1进行TEOS氧化膜103的蚀刻与低K(Low-K)膜102的主蚀刻，能够有效地抑制在由光致抗蚀剂构成的掩膜层105的侧壁部分引起条纹。
作为该理由，在使用不同的蚀刻处理气体进行TEOS氧化膜103的蚀刻与低K(Low-K)膜102的主蚀刻时，因为，对TEOS氧化膜103进行蚀刻时在掩膜层105的侧壁部分处堆积(沉淀)的聚合物与对低K(Low-K)膜102进行主蚀刻时在掩膜层105的侧壁部分处堆积(沉淀)的聚合物的本质不同，易于产生变形，对于此，推测由于在步骤1使用相同的蚀刻气体进行TEOS氧化膜103的蚀刻与低K(Low-K)膜102的主蚀刻，在掩膜层105的侧壁部分处所堆积(沉淀)的聚合物的本质相同，所以难以产生变形。
另外，在作为进行上述TEOS氧化膜103的蚀刻与低K(Low-K)膜102的主蚀刻的蚀刻气体使用CHF3/CF4/Ar/N2时，与使用CF4/H2的情况相比较，使用CHF3/CF4/Ar/N2时相比于使用CF4/H2的情况，CD偏移量有较强的向正方向增大的倾向。即：使用CHF3/CF4/Ar/N2时，在对有机类反射防止膜104进行蚀刻时所减少的开口直径，有再次显著增大的倾向。例如在完成了上述那样的有机类反射防止膜104的蚀刻时，CD偏移量是-52nm，在完成了TEOS氧化膜103与低K(Low-K)膜102的蚀刻时，CD偏移量是-25nm，CD偏移量向正向增大(此例增加了27nm)。
与此相对，在使用CF4/H2作为进行TEOS氧化膜103的蚀刻与低K(Low-K)膜102的主蚀刻的蚀刻气体时，能够抑制上述的CD偏移量向正向的增大。即：如果使用如上所述含有碳氟化合物气体与氢气的混合气体作为蚀刻气体，由于氢气具有对氟自由基的减少作用，形成易于产生碳自由基占多的堆积(沉淀)的状态，因此，能够抑制CD偏移量向正的一方增大。鉴于此，作为对TEOS氧化膜103进行蚀刻与对低K(Low-K)膜102进行主蚀刻的蚀刻气体，优选使用含有碳氟化合物气体与氢气的混合气体，例如含有CF4等的CF类气体与氢气的混合气体，或含有CHF3等的CHF类气体与氢气的混合气体等。
图7是表示将上述TEOS氧化膜103进行蚀刻与对低K(Low-K)膜102进行主蚀刻时，作为处理气体将使用CHF3/CF4/Ar/N2与使用CF4/H2的情况相比较，纵轴表示CD偏移量、横轴表示各工序。而且，在横轴中所记载的[Ini.]、[BARC]、[Ox+ME]、[OE]、[Ash]分别表示各自的初期状态、有机类反射防止膜104蚀刻后、TEOS氧化膜103与低K(Low-K)膜102主蚀刻后、过蚀刻后、灰化处理后。
另外，在图中上侧所示的使用CHF3/CF4/Ar/N2时，按以下条件进行蚀刻：
(Ox+ME)工序
蚀刻气体：CHF3/CF4/Ar/N2＝15/15/500/80SCCM
压力：6.7Pa(50mTorr)
施加于上部电极的高频电力：800W
施加于下部电极的高频电力：1700W
电极间距离：25mm
(OE工序)
蚀刻气体：C4F8/Ar/N2＝7/1000/120SCCM
压力：6.7Pa(50mTorr)
施加于上部电极的高频电力：1200W
施加于下部电极的高频电力：1700W
电极间距离：30mm
另外，在图中下侧所示的是使用CF4/H2时，按以下条件进行蚀刻：
(Ox+ME)工序
蚀刻气体：CF4/H2＝80/120SCCM
压力：4.0Pa(30mTorr)
施加于上部电极的高频电力：2100W
施加于下部电极的高频电力：1800W
电极间距离：25mm
(OE工序)
蚀刻气体：C4F8/Ar/N2＝7/1000/120SCCM
压力：6.7Pa(50mTorr)
施加于上部电极的高频电力：1200W
施加于下部电极的高频电力：1700W
电极间距离：30mm
如图所示，在完成对有机类反射防止膜104进行的蚀刻时，由变成CD偏移量＝-52nm的状态开始，将掩膜层105及有机类反射防止膜104作为掩膜，对作为基底膜的TEOS氧化膜103与低K(Low-K)膜102进行蚀刻处理时，作为蚀刻处理气体，如使用CHF3/CF4/Ar/N2，在完成过蚀刻处理时，CD偏移量为-25nm，完成灰化处理时，CD偏移量为-20nm，CD偏移量向正方向增加了32nm，从初期状态的CD偏移量成为-20nm。
一方面，作为蚀刻处理气体使用CF4/H2时，在完成过蚀刻处理时，CD偏移量为-45nm，完成灰化处理时，CD偏移量为-42nm，可将向正方向增加的CD偏移量抑制10nm。这样，以掩膜层105及有机类反射防止膜104作为掩膜，利用等离子体蚀刻对作为基底膜的TEOS氧化膜103及低K(Low-K)膜102进行蚀刻处理时，作为蚀刻气体，通过使用包括含有碳和氟的化合物的气体和氢气的混合气体，例如，通过使用CF4/H2，可抑制CD偏移量向正方向增大、开口直径变大。
此外，在上述等离子体蚀刻中，上部电极施加高频电力优选是：取电力密度在3.10×10-2W/cm2(施加电力1900W)～4.89×10-2W/cm2(施加电力3000W)左右。此外，下部电极施加高频电力优选是：取电力密度在3.20×10-2W/cm2(施加电力1600W)～5.00×10-2W/cm2(施加电力2500W)左右。
如上所述，可在TEOS氧化膜103和低K(Low-K)膜102上形成比掩膜层105的开口部的开口尺寸小的开口尺寸的孔等。
此外，在上述实施方式中，虽然针对使用平行平板型的等离子体蚀刻装置的情况进行了说明，但是，即使对于其他的等离子体蚀刻装置例如ICP等离子体蚀刻装置等也可同样适用。
Claims (18)
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于：
对处理气体施加具有第一频率的第一高频，产生所述处理气体的等离子体，将具有比所述第一频率低的频率的第二频率的第二高频，施加于被处理基板，以在所述被处理基板的表面上形成的具有规定开口部图形的抗蚀剂膜作为掩膜，对在所述抗蚀剂膜之下形成的被蚀刻层进行蚀刻，
通过使所述第一高频的施加电力变化，控制在所述被蚀刻层形成的开口部的开口尺寸。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
通过蚀刻形成的所述被蚀刻层的开口部的开口尺寸比蚀刻前的所述抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸小。
3.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
蚀刻后的所述抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸比蚀刻前的该抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸小。
4.如权利要求1～3中之任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述处理气体至少含有CF4气体。
5.如权利要求1～4中之任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述被蚀刻层是由有机材料构成的反射防止膜。
6.如权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
对由所述有机材料构成的反射防止膜进行蚀刻后，将由该有机材料构成的反射防止膜及所述抗蚀剂膜作为掩膜，对露出来的基底进行蚀刻。
7.如权利要求1～6中之任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
对所述被蚀刻层进行蚀刻时，使用将上部电极与下部电极近于平行设置的平行平板型的等离子体蚀刻装置，将所述第一高频施加于所述上部电极，将所述第二高频施加于载置有所述被处理基板的所述下部电极。
8.如权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述第一频率是13.56～100MHz，所述第一高频的电力密度是1.63×10-2～4.89×10-2W/cm2。
9.如权利要求7或8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述第二频率是0.8～27.12MHz，所述第二高频的电力密度是2.0×10-2W/cm2。
10.如权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
使用含有碳氟化合物气体及氢气的蚀刻气体对所述基底进行等离子体蚀刻。
11.如权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述碳氟化合物气体是CF4气体。
12.如权利要求10或11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述基底含有SiCO膜。
13.如权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
在所述基底的SiCO膜之上形成有TEOS氧化膜。
14.如权利要求10～13中之任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
通过蚀刻形成的所述基底的开口部的开口尺寸，比由所述有机材料构成的反射防止膜的蚀刻处理前的所述抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸小。
15.一种半导体装置的制造方法，其特征在于：
以在被处理基板的表面形成的具有规定开口图形的抗蚀剂膜作为掩膜，在蚀刻于所述抗蚀剂膜之下形成的由有机材料构成的反射防止膜后，以由该有机材料构成的反射防止膜及所述抗蚀剂膜作为掩膜，将露出的基底进行蚀刻，
所述基底含有SiCO膜，使用含有碳氟化合物气体及氢气的蚀刻气体对该基底进行等离子体蚀刻。
16.如权利要求15所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述碳氟化合物气体是CF4气体。
17.如权利要求15或16所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
在所述基底的SiCO膜之上形成有TEOS氧化膜。
18.如权利要求15～17中之任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
通过蚀刻所形成的所述基底的开口部的开口尺寸，比由所述有机材料构成的反射防止膜的蚀刻前的所述抗蚀剂膜的开口图形的开口尺寸小。
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