JP2000034565A - 窒素含有基板及び二酸化シリコンキャップフィルムの製造方法 - Google Patents

窒素含有基板及び二酸化シリコンキャップフィルムの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度プラズマＣＶＤシステムを使用して、
レジスト汚染を防止する窒素含有基板を製造する改善さ
れた方法を提供する。 【解決手段】 十分な真空内にウエーハを保持するプロ
セスチャンバを設け、プロセスチャンバ内にＳｉＨ4／
Ｏ2／Ｎ2又はＳｉＨ4／Ｏ2／Ｎ2／Ａｒからなる群から
選択されたガス混合物を導入し、かつ前記のプロセスチ
ャンバのプラズマ発生領域に高密度プラズマを発せさせ
るために十分な周波数のＲＦ電気信号にプロセスチャン
バを曝し、それにより前記のＲＦ電気信号によって発生
される高密度プラズマを結果として生じることによって
前記のウエーハを処理する。 【解決手段】 プロセスチャンバのプラズマ発生領域に
おける爆発の危険なしに、Ｏ2を酸素源として使用する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度プラズマ
（ＨＤＰ）を使用した結果として、これらの化学的に増
強されたフォトレジストがアミノ基又はダングリングボ
ンドから汚染されないように、オキシ窒化シリコン及び
二酸化シリコンを堆積させる方法に関する。一般に、本
発明は、通常の圧力範囲より低い圧力及び大きな電力で
高密度プラズマ（ＨＤＰ）ＣＶＤシステムを使用して、
オキシ窒化シリコンＤＡＲＣ及び二酸化シリコンを堆積
させることによって達成され、それによりＤＡＲＣの酸
素源としてＯ2ガスの使用を可能にする。
【０００２】
【従来の技術】オキシ窒化シリコンＤＡＲＣは、ＤＵＶ
リソグラグラフィーに広く使用され、かつとくにその同
調可能な屈折率及びレジストに対する高いエッチング選
択度のため、リソグラフのプロセスウインドウを改善す
るためにとくに魅力的である。レジスト汚染は、オキシ
窒化シリコンフィルムの使用又は適用における大きな関
心事の１つであり；とくに酸触媒の中性化及びレジスト
のその部分を現像液に不溶解性にすることによって化学
的に増強されたレジストを汚染するものとして周知のア
ミノ基の存在のため、大きな関心事の１つである。
【０００３】化学的に増強されたフォトレジストの結像
機構は、放射から光子を受取り、化学反応に触媒作用す
るために酸を発生する光酸発生体である。このことは、
現像液によって除去できるレジスト溶解性を変化する。
露光内に発生される触媒酸は、化学的に増強されたレジ
ストのために必須のものである。あらゆる環境汚染、又
はその他の酸欠乏プロセス又は基板汚染効果は、異状な
レジストプロファイルを引起こすことがある。
【０００４】化学的に増強されたポジティブフォトレジ
ストは、それ自体、オキシ窒化シリコン、窒化シリコン
及び窒化チタンのような窒素を含む基板上に“フット
（foot）”として存在する傾向を有する。汚染の量も、
レジストの化学に著しく依存する。
【０００５】オキシ窒化シリコンからのレジスト汚染を
防止する典型的な方法は、追加的な二酸化シリコンを堆
積させること、及び／又はオキシ窒化シリコンの表面を
酸化するプラズマ方法を行なうことにある。この方法に
おいてＲＦ−ＰＥＣＶＤ（プラズマ増速化学気相成長）
は、真空システムにおいて操作され、かつこのシステム
における圧力の範囲は、１トルから２０トルまでにあ
る。通常のＤＡＲＣフィルムは、ほぼ１．５トル〜１０
トルの圧力範囲において堆積される。この圧力範囲にお
いて、Ｏ2ガスは、爆発の危険のために使用することが
できない。したがって、通常オキシ窒化シリコン及び二
酸化シリコン両方の酸素源として、Ｎ2Ｏが使用され
る。換言すれば、障壁層として追加的な二酸化シリコン
フィルムが存在するにもかかわらず、この層はＮ2Ｏ反
応ガスからの窒素及び／又はアミノ基を含むことがあ
る。基板フィルムにおける窒素含有量に対する化学的に
増強されたフォトレジストの感度に依存して、表面にお
ける極端にわずかな量のアミノ基又はダングリングボン
ドは、図１に示すようなフォトレジスト汚染を引起こす
ことがある。
【０００６】米国特許第５,６１４,０５５号明細書は、
高密度プラズマＣＶＤ及びエッチング反応器を開示して
いる。とくに図６及び８の実施例のプラズマ反応器は、
あらゆる薄いフィルムの堆積を行なうときに使用され
る。第１０欄、第１６〜２３行において、これらの反応
器は、とくにシランのような高度に反応的な化学的先駆
物質種を使用するフィルムのあらゆる堆積にとって有用
であることが示されている。さらに、前記の特許のこの
部分において、反応器はダイヤモンドのような二酸化シ
リコン以外の薄いフィルムのために使用することがで
き、かつ大きな誘電率を有する材料の堆積が、なおこれ
らの実施例により実施できることが開示されている。
【０００７】前記の′０５５特許のプラズマ法は、次の
ようにして達成される：すなわち処理すべき加工片を保
持しかつその一方の側に少なくとも部分的にプラズマ発
生領域を囲む実質的にドーム形の部分と、前記の実質的
にドーム形の部分の下にある垂直円筒形部分とからなる
アンテナを有する真空処理チャンバを設け；前記のプロ
セスチャンバ内に電気的陰性のガスを含むプロセスガス
を供給し；前記のアンテナにＲＦ電気信号を共振結合
し；かつ前記のプロセスガスから前記の処理チャンバの
前記のプラズマ発生領域内に形成されるプラズマ内に前
記のアンテナから電磁エネルギーを非共振及び誘導結合
し、それにより前記の加工片を前記のプラズマによって
処理する。
【０００８】′０５５特許のプラズマ方法において、電
気的陰性のガスはハロゲンからなることができ、かつプ
ロセスガスは追加的に二酸化シリコンのための先駆物質
ガスからなることができる。
【０００９】プラズマＣＶＤ方法によりフィルムを形成
するプラズマ処理方法は、磁界の存在下に高密度プラズ
マを発生させる米国特許第５,６２６,９２２号明細書に
開示されている。
【００１０】前記の′９２２特許の第２欄、第６３行な
いし第３欄、第１５行に、０．０３〜３０トルの範囲の
程度の圧力で高密度プラズマを発生させかつ維持するた
めに、ＥＣＲを低真空で円柱形の空間内において発生さ
せることが示されている。その後、ガス、液体又は固体
を円柱形の空間内に導入し、通常のＥＣＲ−ＣＶＤ方法
において通常使用されるガス濃度より高い高度に濃縮さ
れた生成物を有する空間が得られるように、高い圧力に
維持されるプラズマを発生させる。
【００１１】直前の段落における開示は、得られたフィ
ルムが、炭素フィルム、ｉ炭素、ＤＬＣ及び絶縁セラミ
ック、金属フィルム、及びとくに高い溶融点を有する金
属のフィルムを含むことを示している。
【００１２】米国特許第５,７２１,０２１号明細書は、
高密度プラズマＣＶＤを使用するチタン含有導体薄膜を
堆積させる方法を開示している。とくに低圧高密度プラ
ズマは、ほぼ３０ｎｍ／ｍｉｎの速度でチタン窒化物フ
ィルムを堆積させるために、２．５ｋＷの高周波電力の
出力によって発生させる。結果として生じる窒化チタン
フィルムは、１％以下の塩素含有量、金属光沢及び低い
抵抗を有する。
【００１３】したがってオキシ窒化シリコンＤＡＲＣを
製造する従来の方法の１つの重要な欠点は、レジストの
汚染の存在であり、かつこのレジスト汚染は、オキシ窒
化シリコンの表面を酸化するために追加的な二酸化シリ
コン及び／又はプラズマ処理を使用するにもかかわら
ず、そのまま残る。
【００１４】オキシ窒化シリコンＤＡＲＣを製造する従
来の技術の方法の別の欠点は、ＲＦ−ＰＥＣＶＤを使用
するときに、該方法を真空装置内で１トル〜２０トルの
圧力範囲において進行させなければならず、もっとも典
型的にはＤＡＲＣフィルムの堆積は、ほぼ１．５トル〜
１０トルの圧力範囲において行われるが、この圧力範囲
において、Ｏ2ガスは爆発の危険のために使用できな
い。
【００１５】オキシ窒化シリコンＤＡＲＣを製造する従
来の方法の別の欠点は、爆発の危険のためにＯ2が使用
できないので、オキシ窒化シリコン及び二酸化シリコン
両方のために酸素源としてＮ2Ｏガスが使用されるが、
障壁層として追加的な二酸化シリコンフィルムを使用す
るときに、Ｎ2Ｏガスの使用は該方法をＮ2Ｏ反応ガスか
らの窒素及び／又はアミノ基を含有する危険にさらす。
それ故に、基板フィルムにおける窒素含有量に対する化
学的に増強されたフォトレジストの感度に依存して、表
面におけるきわめてわずかな量のアミノ基又はダングリ
ングボンドは、オキシ窒化シリコン、窒化シリコン及び
窒化チタンのような、窒素含有基板上の“フット”によ
り立証されるように、フォトレジスト汚染を引起こす傾
向を有する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの課題
は、高密度プラズマＣＶＤシステムを使用して誘電体反
射防止コーティングのためにオキシ窒化シリコンフィル
ム及び二酸化シリコンキャップフィルムを製造する方法
を提供することにある。
【００１７】本発明の別の課題は、オキシ窒化シリコン
を堆積させるための化学物質が任意の比のＳｉＨ4／Ｏ2
／Ｎ2又はＳｉＨ4／Ｏ2／Ｎ2／Ａｒである、高密度プラ
ズマＣＶＤシステム使用して誘電体反射防止コーティン
グのためのオキシ窒化シリコンフィルムを製造する方法
を提供することにある。
【００１８】本発明の別の課題は、二酸化シリコンの追
加的な障壁層を堆積するための化学品が任意の比のＳｉ
Ｈ4／Ｏ2又はＳｉＨ4／Ｏ2／Ａｒである、高密度プラズ
マＣＶＤシステムを使用して誘電体反射防止コーティン
グのためのオキシ窒化シリコンフィルム及び二酸化シリ
コンキャップフィルムを製造する方法を提供することに
ある。
【００１９】さらに本発明の別の課題は、ほぼ５０ワッ
トとほぼ５０００ワットとの間の範囲のソース電力のた
めに任意の周波数の及び任意の組合せのＲＦ電力を使用
することができる、高密度プラズマＣＶＤシステムを使
用して誘電体反射防止コーティングのためのオキシ窒化
シリコンフィルム及び二酸化シリコンキャップフィルム
を製造する方法を提供することにある。
【００２０】本発明のさらに別の課題は、０ワットから
ほぼ４０００ワットまでの範囲のＡｒスパッタリングの
ためのバイアス電力のために任意の周波数の及び任意の
組合せのＲＦ電力を使用することができる、高密度プラ
ズマＣＶＤシステムを使用して誘電体反射防止コーティ
ングのためのオキシ窒化シリコンフィルム及び二酸化シ
リコンキャップフィルムを製造する方法を提供すること
にある。
【００２１】本発明の別の課題は、ＨＤＰ−ＣＶＤチャ
ンバ内の圧力がほぼ０．１ミリトルとほぼ２０ミリトル
の間にある、高密度プラズマＣＶＤシステムを使用して
誘電体反射防止コーティングのためのオキシ窒化シリコ
ンフィルム及び二酸化シリコンキャップフィルムを製造
する方法を提供することにある。
【００２２】本発明のさらに別の課題は、堆積プロセス
の間のＳｉＨ4の流速がほぼ１ｓｃｃｍとほぼ５００ｓ
ｃｃｍの間の範囲でよく、かつ堆積の間のＯ2流速もほ
ぼ１ｓｃｃｍとほぼ５００ｓｃｃｍの間の範囲でよい、
誘電体反射防止コーティングのためのオキシ窒化シリコ
ンフィルム及び二酸化シリコンキャップフィルムを製造
する方法を提供することにある。
【００２３】さらに、本発明の別の課題は、堆積プロセ
スの間のＡｒの流速がほぼ０ｓｃｃｍとほぼ５００ｓｃ
ｃｍの間の範囲でよく、ほぼ０トルからほぼ３０トルま
での範囲において裏側を冷却するためにＨｅガスを使用
することができ、かつ静電チャック電力が０Ｖと２００
０Ｖの間の範囲でよい、高密度プラズマＣＶＤシステム
を使用して誘電体反射防止コーティングのためのオキシ
窒化シリコンフィルム及び二酸化シリコンキャップフィ
ルムを製造する方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】一般的に、本発明の課題
は、ＤＡＲＣの酸素源としてＯ2ガスの使用を可能にす
る低圧範囲及び大電力において高密度プラズマ（ＨＤ
Ｐ）ＣＶＤシステムを使用してオキシ窒化シリコンＤＡ
ＲＣ及び二酸化シリコンを堆積させることによって解決
される。ＨＤＰ−ＣＶＤ方法は、堆積部分のためのソー
スプラズマ発生のため及びＡｒガスを使用するスパッタ
リング部分のためのバイアス電力のために、少なくとも
２つの異なった電力を使用する。該方法は数ミリトルの
範囲において操作されそれによりＳｉＨ4ガスとともに
Ｏ2ガスの使用を可能にする。このことは、その低圧範
囲、大電力及び現場スパッタリングのため、高品質のフ
ィルムを提供する。オキシ窒化シリコンはＳｉＨ4／Ｏ2
／Ｎ2を使用して堆積させ、かつ追加的な障壁層のため
の二酸化シリコンは窒素成分を含まないＳｉＨ4／Ｏ2を
使用して堆積させる。本発明による方法にしたがって製
造された化学的に増強されたフォトレジストは、ＨＤＰ
酸化物フィルムからのいかなる汚染も生じない。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、低圧範囲及び大電力範囲にお
いて高密度プラズマ（ＨＤＰ）ＣＶＤを使用してオキシ
窒化シリコンＤＡＲＣ及び二酸化シリコンを堆積させ、
それによりＤＡＲＣの酸素源としてＯ2ガスの使用を可
能にする。
【００２６】本発明のＨＤＰ−ＣＶＤ方法は、堆積部分
のためのソースプラズマ発生のため及びＡｒガスを使用
するスパッタリング部分のためのバイアス電力におい
て、少なくとも２つの異なった電力を使用する。本発明
による方法は、数ミリトルの範囲において操作すること
によって、ＳｉＨ4ガスとともにＯ2ガスの使用を可能に
する。本発明のＨＤＶ−ＣＶＤ方法は、低圧範囲、大電
力範囲及び現場スパッタリングの使用に基づき、高品質
のフィルムも提供する。
【００２７】本発明による方法では、オキシ窒化シリコ
ンは任意の比のＳｉＨ4／Ｏ2／Ｎ2又はＳｉＨ4／Ｏ2／
Ｎ2／Ａｒを使用して堆積させ、かつ二酸化シリコンは
窒素成分を含まない任意の比のＳｉＨ4／Ｏ2又はＳｉＨ
4／Ｏ2／Ａｒを使用して追加的な障壁層として堆積させ
る。本発明による方法の結果として、化学的に増強され
たフォトレジストはＨＤＰ酸化物からいかなる汚染も受
けない。
【００２８】本発明による方法の重要な特徴は、ＨＤＰ
オキシ窒化シリコンが通常のＰＥＣＶＤフィルムより高
密度のかつ清潔なフィルムなので、二酸化シリコンキャ
ップ層なしで実施することができるという点にある。
【００２９】
【実施例】例 真空反応器チャンバ内で、高密度プラズマ（ＨＤＰ）Ｃ
ＶＤ方法を使用してオキシ窒化シリコンＤＡＲＣ及び二
酸化シリコンを堆積させ、かつ任意の周波数及び任意の
組合せのＲＦ電力を、５０ワット及びほぼ５０００ワッ
トの間の範囲におけるソース電力ために、かつほぼ０．
１ミリトルとほぼ２０ミリトルの間の真空チャンバ内の
低圧範囲において使用する。Ａｒスパッタリングのため
のバイアス電力は、０ワットとほぼ４０００ワットとの
範囲の間にあり、かつＯ2ガスをＤＡＲＣの酸素源とし
て使用する。堆積の間のＯ2ガスの流速はほぼ１ｓｃｃ
ｍとほぼ５００ｓｃｃｍの間にあり、かつ堆積の間のＮ
2の流速はほぼ０ｓｃｃｍとほぼ５００ｓｃｃｍの間に
ある。
【００３０】本発明の１つの実施例において、オキシ窒
化シリコンを堆積させる場合には、ＳｉＨ4／Ｏ2／Ｎ2
化学物質を使用し、かつ得られる高密度プラズマ（ＨＤ
Ｐ）オキシ窒化シリコンフィルムは、通常のフィルムよ
り高密度かつ清潔である。このことは極めて有利であ
る。それというのも、ＨＤＰオキシ窒化シリコンは二酸
化シリコンキャップ層なしで使用することができるから
である。
【００３１】しかしながら、ＳｉＨ4／Ｏ2／Ｎ2混合物
を使用してオキシ窒化シリコンを堆積させる場合には、
二酸化シリコンを、窒素成分を含まないＳｉＨ4／Ｏ2を
堆積させることにより追加的な障壁層として使用するこ
とができる。
【００３２】図１〜６は、一般的にオキシ窒化シリコン
ＤＡＲＣ層上における“フッティング（footing）”又
は汚染を示すフォトレジストプロファイルの写真を示し
ており、その際、とくに図１は、キャップ及びプラズマ
なしを示し；図２は、１００Ａにおけるオキシ窒化シリ
コン＋キャップ酸化物を示し；図３は、２００Ａにおけ
るオキシ窒化シリコン＋キャップ酸化物を示し；図４
は、３２０Ａにおけるオキシ窒化シリコン＋キャップ酸
化物を示し；図５は、１２０Ｗプラズマ処理の後の３２
０Ａにおけるオキシ窒化シリコン＋キャップオキシ窒化
物を示し；かつ図６は、１ｋＷプラズマ処理の後の３２
０Ａにおけるオキシ窒化シリコン＋キャップオキシニト
ライドを示している。
【００３３】図７は、本発明による方法にしたがって製
造された化学的に増強されたフォトレジストの写真であ
り、その際、“フッティング”なしにより示されるよう
に８００ＡにおけるＨＤＰ酸化物フィルムからの汚染は
存在しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】キャップ及びプラズマなしの場合の、一般的に
オキシ窒化シリコンＤＡＲＣ層上における“フッティン
グ”又は汚染を示すフォトレジストプロファイルの写真
である。
【図２】１００Ａにおけるオキシ窒化シリコン＋キャッ
プ酸化物を示す、図１に相応する写真である。
【図３】２００Ａにおけるオキシ窒化シリコン＋キャッ
プ酸化物を示す、図１に相応する写真である。
【図４】３２０Ａにおけるオキシ窒化シリコン＋キャッ
プ酸化物を示す、図１に相応する写真である。
【図５】１２０Ｗプラズマ処理の後の３２０Ａにおける
オキシ窒化シリコン＋キャップオキシ窒化物を示す、図
１に相応する写真である。
【図６】１ｋＷプラズマ処理の後の３２０Ａにおけるオ
キシ窒化シリコン＋キャップオキシニトライドを示す、
図１に相応する写真である。
【図７】本発明による方法にしたがって製造された化学
的に増強されたフォトレジストの写真である。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高密度プラズマＣＶＤシステムを使用し
    て、誘電体反射防止コーティングとして使用するとレジ
    スト汚染を防止することにより特徴付けられる、オキシ
    窒化シリコン、窒化シリコン及び窒化チタンフィルムか
    らなる群から選択された窒素含有基板を製造する改善さ
    れた方法において、プロセスチャンバのプラズマ発生領
    域における爆発の危険なしに、Ｏ2を酸素源として使用
    することを可能にするために十分な真空内にウエーハを
    保持するプロセスチャンバを設け；プロセスチャンバ内
    にＳｉＨ4／Ｏ2／Ｎ2又はＳｉＨ4／Ｏ2／Ｎ2／Ａｒから
    なる群から選択されたガス混合物を導入し；かつ前記の
    プロセスチャンバのプラズマ発生領域に高密度プラズマ
    を発生させるために十分な周波数のＲＦ電気信号にプロ
    セスチャンバを曝し、それにより前記のＲＦ電気信号に
    よって発生される高密度プラズマを結果として生じるこ
    とによって前記のウエーハを処理することを特徴とす
    る、窒素含有基板の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記のフィルムがオキシ窒化シリコンで
    あり、かつ前記のガス混合物がＳｉＨ4／Ｏ2／Ｎ2であ
    る、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記のフィルムがオキシ窒化シリコンで
    あり、かつ前記のガス混合物がＳｉＨ4／Ｏ2／Ｎ2／Ａ
    ｒである、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 高密度プラズマＣＶＤシステムを使用し
    て、誘電体反射防止コーティングとして使用するとレジ
    スト汚染を防止することにより特徴付けられる二酸化シ
    リコンキャップフィルムを製造する改善された方法にお
    いて、プロセスチャンバのプラズマ発生領域における爆
    発の危険なしに、Ｏ2を酸素源として使用することを可
    能にするために十分な真空内にウエーハを保持するプロ
    セスチャンバを設け；ＳｉＨ4／Ｏ2又はＳｉＨ4／Ｏ2／
    Ａｒからなる群から選択されたガス混合物を製造し；前
    記のプロセスチャンバのプラズマ発生領域に高密度プラ
    ズマを発生させるために十分な周波数のＲＦ電気信号に
    プロセスチャンバを曝し、それにより前記のＲＦ電気信
    号によって発生される高密度プラズマを結果として生じ
    ることによって前記のウエーハを処理することを特徴と
    する、二酸化シリコンキャップフィルムの製造方法。
  5. 【請求項５】 前記のフィルムが二酸化シリコンキャッ
    プフィルムであり、かつ前記のガス混合物がＳｉＨ4／
    Ｏ2である、請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記のフィルムが二酸化シリコンキャッ
    プフィルムであり、かつ前記のガス混合物がＳｉＨ4／
    Ｏ2／Ａｒである、請求項４記載の方法。
  7. 【請求項７】 爆発の危険なくＯ2を使用できるように
    するために十分な前記の真空が、０．１ミリトルから２
    ０ミリトルまでにある、請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 爆発の危険なくＯ2を使用できるように
    するために十分な前記の真空が、０．１ミリトルから２
    ０ミリトルまでにある、請求項４記載の方法。
  9. 【請求項９】 ガス混合物のＳｉＨ4成分を１ｓｃｃｍ
    〜５００ｓｃｃｍの間の流速で導入する、請求項２記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】 ガス混合物のＳｉＨ4成分を１ｓｃｃ
    ｍ〜５００ｓｃｃｍの間の流速で導入する、請求項３記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】 Ａｒスパッタリング成分を０ｓｃｃｍ
    〜５００ｓｃｃｍの間の流速で導入する、請求項１０記
    載の方法。
  12. 【請求項１２】 ガス混合物のＳｉＨ4成分を１ｓｃｃ
    ｍ〜５００ｓｃｃｍの間の流速で導入する、請求項５記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】 Ａｒスパッタリング成分を０ｓｃｃｍ
    〜５００ｓｃｃｍの間の流速で導入する、請求項６記載
    の方法。
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