[发明专利]等离子处理装置以及等离子处理方法

说明书

本发明所涉及的等离子处理装置具备：对样品进行等离子处理的处理室；供给用于生成等离子的高频电力的高频电源；和载置样品的样品台。等离子处理装置进一步具备控制装置，其使用通过对样品照射紫外线而从样品反射的干涉光，来测量在样品的所期望的材料上选择性地形成的保护膜的厚度，或者使用通过对样品照射紫外线而从样品反射的干涉光，来判断保护膜的选择性。

技术领域

本发明涉及等离子处理装置以及等离子处理方法，特别涉及能在晶片上的图案的上表面形成所期望的蚀刻保护膜的等离子处理装置以及等离子处理方法。

背景技术

由于半导体元件等功能元件产品的微细化以及三维化，在半导体制造中的干式蚀刻工序，以薄膜间隔物、金属等各种材料为掩模的槽、孔的三维加工技术变得重要。半导体器件的图案中的掩模、栅极绝缘膜、蚀刻阻挡层等的厚度变薄，要求以原子层级别控制形状的加工技术。进而，伴随器件的三维化，加工复杂的形状的工序增加。

在通过干式蚀刻工序加工这样的器件时，作为为了控制图案的尺寸地进行加工，在蚀刻装置内在图案上形成保护膜来将图案尺寸调整得均匀来抑制尺寸的偏差的技术，在专利文献1中公开了如下手法：为了抑制掩模图案的尺寸偏差，在干式蚀刻前，在掩模图案上形成保护膜。在专利文献1的技术中，为了能形成保护膜以使得抑制初始的掩模图案的宽度的尺寸偏差，通过对晶片内给予温度分布，来抑制晶片内的尺寸偏差。

此外，在专利文献2中公开了如下技术：为了尽可能不蚀刻掩模等抗蚀刻材料，而以高选择比加工所期望的图案，在蚀刻装置内，在图案上形成保护膜后，将保护膜蚀刻成掩模。在专利文献2中公开了如下技术：为了使保护膜的膜厚和尺寸均匀，在干式蚀刻前在图案上形成保护膜，进而，除去保护膜的一部分，以使得所形成的保护膜的膜厚和尺寸在晶片面内变得均匀，将在晶片面内均匀化的保护膜作为掩模来进行干式蚀刻。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2017-212331号公报

专利文献2：国际公开第2020/121540号

发明内容

发明要解决的课题

如上述那样，伴随三维器件中的图案的微细化和复杂化，以原子层级别控制微细且复杂的构造的器件的加工形状且对多种类的膜以高选择比进行加工的技术变得重要。为了进行这样的加工，公开了如下手法：在用干式蚀刻装置加工图案前，在干式蚀刻装置内，在图案上形成保护膜后进行蚀刻。

首先，在专利文献1中，作为抑制图案的最小线宽的偏差的方法，公开了在蚀刻前在掩模图案表面来沉积膜的手法。这时，由于沉积膜的沉积速率依赖于晶片温度，通过使晶片温度在各区域变化，以使得将沉积速率与温度的关联、预先测定的图案尺寸的偏差修正，由此形成用于修正槽宽的偏差的薄的膜，调整晶片面内的槽宽。为了抑制图案的上表面的蚀刻，需要形成使得从等离子照射的离子的能量不能供给到保护膜与图案表面的界面的程度的厚度的保护膜。在专利文献1的手法中，如图2所示那样，由于在形成于基板103上的图案102的上表面121形成与侧面122同程度的膜厚的沉积膜120，因此能减少图案102的尺寸偏差。但由于不能独立地调整侧面120的沉积膜的厚度和上表面122的厚度，不能在图案102的上表面121沉积足以抑制基于照射到上表面121的离子以及自由基的蚀刻的厚度的膜。