蚀刻方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及蚀刻方法。
【背景技术】
[0002] 为了实现半导体器件的进一步微细化，需要降低通过使用至今为止的光刻技术的 微细加工而得到的边界(临界)尺寸。
[0003] 作为下一代的微细加工技术，作为使秩序图案自发组装化的自组织（self-assemblecDMWi一的自组织嵌段共聚物(BCP:block copolymer)受到关注(参照专利文 献1)。具体而言，首先将包含含有相互不混合的两种以上的聚合物?嵌段成分A、B的嵌段共 聚物的、嵌段共聚物层涂敷在下层膜。然后，通过进行热处理(退火），聚合物?嵌段成分A、B 自发地相分离。在由此得到的由纳米尺寸的构造单位构成的秩序图案中，利用蚀刻将任一 者的聚合物成分有选择地除去。然后，以残存的聚合物成分为掩模将图案转印到衬底上，由 此能够得到所期望的微细图案。
[0004] 专利文献1:日本特开2001-151834号公报
【发明内容】
[0005] 发明想要解决的技术问题
[0006] 但是，在使用专利文献1的嵌段共聚物的方法中，存在聚合物成分的蚀刻后得到的 图案的LER(Line edge roughness，线边缘粗糙度）、LWR(Line width roughness，线宽粗糙 度)的值变大的问题。
[0007] 对于上述技术问题，提供能够抑制所得到的图案的LER和LWR的值的蚀刻方法。
[0008] 用于解决问题的技术方案
[0009] 在本发明的一个实施方式中，提供一种蚀刻方法，其使用具有处理室的衬底处理 装置对被处理体进行蚀刻，上述处理室包括:第一电极;和与上述第一电极相对配置的、载 置被处理体的第二电极。
[0010] 该蚀刻方法包括:利用处理气体的等离子体在10°c以下的温度对包括第一聚合物 和第二聚合物的嵌段共聚物相分离而形成有上述第一聚合物和上述第二聚合物的图案的 被处理体进行蚀刻，除去上述第一聚合物和上述第二聚合物中的至少一个聚合物的步骤。 [0011]发明效果
[0012] 根据本发明的实施方式涉及的蚀刻方法，能够抑制所获得的图案的LER和LWR的 值。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的实施方式涉及的蚀刻方法的一个例子的流程图。
[0014] 图2A是用于说明本发明的实施方式涉及的蚀刻方法的一个例子的第一概略图。 [0015]图2B是用于说明本发明的实施方式涉及的蚀刻方法的一个例子的第二概略图。
[0016] 图2C是用于说明本发明的实施方式涉及的蚀刻方法的一个例子的第三概略图。
[0017] 图3是本发明的实施方式涉及的容量结合型等离子体蚀刻装置的一个例子的概略 结构图。
【具体实施方式】
[0018] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，在本说明书和附图中，对实 质上相同的结构，标注相同的附图标记，由此省略重复的说明。
[0019] (自组织嵌段共聚物(BCP))
[0020] 已知有在被处理体上使构成嵌段共聚物的第一聚合物和第二聚合物自组织而形 成自组织周期图案的、定向自组织技术(DSA:directed self-assembled)。
[0021] 简单说明嵌段共聚物的自组织。将含有彼此不混和的第一聚合物和第二聚合物的 嵌段共聚物层涂敷于被处理体。在该状态下，在从常温至300°C以下的温度进行热处理。通 常，在200°C~250°C进行热处理时，嵌段共聚物层相分离。然后，即使在相分离后使温度恢 复到常温，嵌段共聚物层也保持相分离状态。
[0022] 当各聚合物的聚合物长度较短时，相互作用（斥力）较弱且亲水性较强。当聚合物 长度较长时，相互作用(斥力)较强且疏水性较强。利用这样的聚合物的性质，通过控制与被 涂敷的聚合物相邻的层的亲水性和/或疏水性，能够形成第一聚合物和第二聚合物依次排 列的微细图案。然后，通过利用蚀刻有选择地除去第一聚合物和第二聚合物中的任一聚合 物，能够形成由另一聚合物形成的图案。
[0023] 在本实施方式中，作为第一聚合物和第二聚合物使用聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA，Polymethylmethacrylate)。在这种情况下，嵌段共聚物为聚(苯乙稀-b_甲基 丙烯酸甲酯）。但是，本实施方式不限于该二嵌段共聚物，也能够使用其它链状嵌段共聚物、 具有其它构造的嵌段共聚物、例如星形共聚物、支化共聚物、超支化共聚物和接枝共聚物。
[0024] 作为在本实施方式中能够使用的嵌段共聚物的具体例，除了聚(苯乙烯-b-甲基丙 烯酸甲酯）之外，能够列举聚（苯乙烯-b-乙烯基吡啶）、聚（苯乙烯-b-丁二烯）、聚（苯乙烯-b_异戊二烯）、聚（苯乙烯_b-链烯基芳烃）、聚（异戊二烯-b-环氧乙烷）、聚（苯乙烯-b-(乙 烯-丙烯））、聚（环氧乙烷-b-内酯）、聚（丁二烯-b-环氧乙烷）、聚（苯乙烯-b-(甲基)丙烯酸 叔丁酯）、聚（甲基丙烯酸甲酯-b_甲基丙烯酸叔丁酯）、聚(环氧乙烷-b-环氧丙烷）、聚(苯乙 烯-b-四氢呋喃）、聚（苯乙烯-b-异戊二烯-b-环氧乙烷）、聚（苯乙烯-b-二甲基硅氧烷）、聚 (甲基丙烯酸甲酯-b-二甲基硅氧烷）、或者包含上述的嵌段共聚物的至少1个的组合等的二 嵌段或三嵌段共聚物。
[0025] (蚀刻方法）
[0026] 图1是表示本实施方式涉及的蚀刻方法的一个例子的流程图。
[0027] 本发明人发现，在使用嵌段共聚物的图案形成中，当蚀刻除去第一聚合物和第二 聚合物中的任一聚合物时，将处理温度控制在l〇°C以下、优选在0°C以下、更优选在_10°C以 下的低温，由此能够改善蚀刻后的图案的LER和/或LWR。此外，可知因处理温度的低温化，第 一聚合物/第二聚合物的选择比提高。并且，可知因处理温度的低温化，蚀刻率降低，因此蚀 刻的控制性提尚。
[0028] 即，本实施方式的蚀刻方法，如图1所示，利用处理气体的等离子体在10°C以下的 温度对包含第一聚合物和第二聚合物的嵌段共聚物相分离而形成有上述第一聚合物和上 述第二聚合物的图案的被处理体进行蚀刻，来除去上述第一聚合物和上述第二聚合物中的 至少一个聚合物的步骤(S10)。
[0029] 对于本实施方式涉及的蚀刻方法，参照图2A~2C详细进行说明。图2A~2C表示用 于说明本实施方式涉及的蚀刻方法的一个例子的概略图。此外，在图2A~2C中，不仅对本实 施方式涉及的蚀刻方法，还对于嵌段共聚物在作为蚀刻对象的被处理体上的形成例进行简 单说明。另外，以使用聚(苯乙烯-b-甲基丙烯酸甲酯)作为嵌段共聚物的情况为例，进行说 明。
[0030] 首先，准备将聚(苯乙烯-b-甲基丙烯酸甲酯)溶解于有机溶剂中的涂敷液。有机溶 剂根据使用的嵌段共聚物而定，如果与构成的聚合物的相溶性较高，则无特别限定，例如使 用甲苯、丙二醇单甲醚醋酸酯等。
[0031] 接着，例如利用旋涂法在被处理体20上进行涂敷。由此，如图2A所示，形成聚(苯乙 烯-b-甲基丙烯酸甲酯）的膜21。在该膜21中，如图2A的插入图示意性地所示那样，PS聚合物 和PMMA聚合物彼此混合。
[0032]接着，如图2B所示，将形成有聚(苯乙烯-b-甲基丙烯酸甲酯）的膜21的被处理体20 放置在加热板HP上，加热至规定的温度。由此，聚(苯乙烯-b-甲基丙烯酸甲酯)产生相分离， 如图2B的插入图示意性地所示那样，PS区域DS和PMMA区域DM交替排列。在此，区域DS的宽度 依赖于PS的聚合度，区域DM的宽度依赖于PMMA的聚合度，因此，通过调整聚合度，能够形成 以区域DS和区域DM相等的间距反复排列的、所期望的图案。
[0033]接着，如图2C所示，例如通过利用包含氧(02)气体和氩(Ar)气体等的处理气体的 等离子体进行蚀刻来有选择地蚀刻PMMA区域DM，形成包含PS区域DS的图案。作为处理气体， 只要是根据所使用的嵌段共聚物的种类，有选择地蚀刻构成嵌段共聚物的2个聚合物中的 至少一个聚合物的处理气体即可，上述的处理气体无特别限定。作为处理气体的具体例，除 了上述的0 2、Ar之外，还能够列举四氟甲烷(CF4)、六氟乙烷(C2F6)、三氟甲烷(CHF 3)、二氟甲 烷(CH2F2)、六氟乙烷(CF3CF 3)、溴(Br)、氮(N2)、三氟化氮(NF3)、氯(Cl2)、四氯化碳(CC14)、溴 化氢(HBr)、六氟化硫(SF 6)等。在这些处理气体中，优选使用非沉积类处理气体，更优选使 用02气体和Ar气体的混合气体。在使用沉积类的处理气体的情况下，蚀刻时的选择比提高， 但是在蚀刻后因图案的崩坏等而产生摆动。
[0034]另外，在使用02气体和Ar气体的混合气体的情况下，优选包含一氧化碳(C0)或二 氧化碳(C02)作为追加的气体。通过追加这些气体，所得到的图案的LER和/或LWR变小，故优 选。
[0035]作为蚀刻时的处理气体的流量，无特别限制，但是更优选处理气体的总流量较少。 在使用〇2气体和Ar气体的情况下，〇2气体和Ar气体的总流量优选在lOOOsccm以下。通过减少 处理气体的总流量，存在所得到的图案的LER和/或LWR变小的趋势。在使处理气体的总流量 减小的情况下，如上述那样得到的图案的LER和/或LWR变小，但存在蚀刻率变快，蚀刻处理 的控制在技术上变得困难的情况。在该情况下，优选例如通过调节后述的高频电力的输出 等其它调节方法来提高蚀刻控制性。
[0036]另外，在使用02气体和Ar气体的情况下，可以在能够保证