JP2003100592A - Method and device for forming reflection preventive film and reflection preventive film - Google Patents

Method and device for forming reflection preventive film and reflection preventive film

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JP2003100592A JP2001289544A JP2001289544A JP2003100592A JP 2003100592 A JP2003100592 A JP 2003100592A JP 2001289544 A JP2001289544 A JP 2001289544A JP 2001289544 A JP2001289544 A JP 2001289544A JP 2003100592 A JP2003100592 A JP 2003100592A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a reflection preventive film capable of realizing a reflection preventive film capable of generating desired reflectivity and extinction coefficient. SOLUTION: A processor 1 is provided with a twin chamber 3 having two chambers. Then, SiH4 gas, N2 O gas and He gas is supplied through a shower head part 40 connected to a high frequency power source R to each chamber 4 in which an Si wafer W is housed so that a reflection preventive film constituted of an SiON film can be formed. Afterwards, while only the N2 O gas is supplied, plasma is formed in the chamber 4, and the oxidization and modification of the reflection preventive film is carried out by an active species. Thus, the composition of the SiON film or the change of the structure can be generated, and the reflectivity and extinction coefficient of the reflection preventive film can be set so as to be desired values.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、反射防止膜の形成
方法及び装置並びに反射防止膜に関し、詳しくは、基体
上に所望の屈折率及び消衰係数を有する反射防止膜を形
成する方法、及び、そのための装置、並びに、かかる反
射防止膜の形成方法によって有効に形成される反射防止
膜に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for forming an antireflection film and an antireflection film, and more specifically, a method for forming an antireflection film having a desired refractive index and extinction coefficient on a substrate, and The present invention relates to an apparatus therefor and an antireflection film effectively formed by such a method for forming an antireflection film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化が加速されて
おり、金属配線等の線幅も極細化する傾向にある。これ
に伴い、半導体装置製造におけるフォトリソグラフィに
おいては、レジスト膜の下地に反射防止膜(ARC;An
ti-Reflective Coating)が多用される傾向にある。反
射防止膜は、主としてその上面からの反射光と下面から
の反射光との位相キャンセルにより反射防止機能を奏す
るものであるが、リソグラフィで使用される露光波長
と、反射防止膜の膜厚や光学特性との関係によっては、
位相差によって反射光を完全に消失させることが困難な
ことがあり、それを補うため、反射防止膜にはある程度
の吸光特性が要求される。
2. Description of the Related Art In recent years, the miniaturization of semiconductor devices has been accelerated, and the line width of metal wiring and the like tends to be extremely thin. Accordingly, in photolithography in the manufacture of semiconductor devices, an antireflection film (ARC; An
ti-Reflective Coating) is often used. The antireflection film has an antireflection function mainly by canceling the phase of the light reflected from the upper surface and the light reflected from the lower surface. However, the exposure wavelength used in lithography, the thickness of the antireflection film, and the optical Depending on the relationship with the characteristics,
It may be difficult to completely eliminate the reflected light due to the phase difference, and in order to compensate for it, the antireflection film is required to have some light absorption characteristics.

【0003】反射防止膜が呈するこの吸光特性は、一般
に消衰係数という指標で表され、リソグラフィにおける
要求性能を担保するためには、反射防止膜の膜厚、屈折
率、及び上記消衰係数という三種の物理量を管理・制御
する必要がある。このような反射防止膜としては、例え
ば、シリコン酸窒化膜(SiON膜)等の反射防止絶縁
膜(DARC;Dielectric Anti-Reflective Coating)
等が挙げられる。このDARCを形成する方法として
は、例えば、シリコン(Si)源としてのシラン系ガス
と、窒素及び酸素源としての一酸化二窒素(N2O)ガ
スとを含む成膜用ガスをSiウェハ等の基体上に供給し
つつ、Siウェハを加熱する熱CVD法、又はプラズマ
CVD法等が挙げられる。
This absorption characteristic exhibited by the antireflection film is generally represented by an index called an extinction coefficient. In order to ensure the required performance in lithography, the film thickness of the antireflection film, the refractive index, and the above extinction coefficient are used. It is necessary to manage and control the three physical quantities. As such an antireflection film, for example, an antireflection insulating film (DARC; Dielectric Anti-Reflective Coating) such as a silicon oxynitride film (SiON film).
Etc. As a method for forming this DARC, for example, a film forming gas containing a silane-based gas as a silicon (Si) source and a dinitrogen monoxide (N 2 O) gas as a nitrogen and oxygen source is used as a Si wafer or the like. Examples of the method include a thermal CVD method of heating a Si wafer while supplying the Si wafer on the substrate, a plasma CVD method, and the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、リソグラフ
ィにおいて反射防止膜に要求される上述の光学特性(屈
折率及び消衰係数)は、通常、反射防止膜の下地層(例
えばアルミニウム等の金属膜、ポリシリコン膜等)の光
学特性に合致するように決定される。これに対し、従来
のSiON膜等から成るDARCは、成膜ガスの混合
比、成膜圧力、成膜温度等の成膜条件を種々変化させて
も、屈折率と消衰係数とがある一定の相関関係を示すも
のとなる傾向にある。
By the way, the above-mentioned optical characteristics (refractive index and extinction coefficient) required for an antireflection film in lithography are usually the underlayer of the antireflection film (for example, a metal film such as aluminum, It is determined so as to match the optical characteristics of the polysilicon film). On the other hand, the conventional DARC including a SiON film has a constant refractive index and extinction coefficient even if various film forming conditions such as a film forming gas mixture ratio, a film forming pressure, and a film forming temperature are changed. Tends to show a correlation of

【0005】つまり、従来のDARCでは、屈折率と消
衰係数とを独立に変化させる(制御する)ことが極めて
困難であった。したがって、リソグラフィから要求され
る所望の屈折率及び消衰係数の両者を満足する反射防止
膜を形成することができず、場合によっては、レジスト
膜のパターニングにおいて所望の線幅を得難いおそれが
あった。
That is, in the conventional DARC, it is extremely difficult to change (control) the refractive index and the extinction coefficient independently. Therefore, it is not possible to form an antireflection film that satisfies both the desired refractive index and extinction coefficient required by lithography, and in some cases it may be difficult to obtain the desired line width in patterning the resist film. .

【0006】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、所望の屈折率及び消衰係数を発
現する反射防止膜を実現できる反射防止膜の形成方法及
びそのための装置を提供することを目的とする。また、
本発明は、所望の屈折率及び消衰係数を発現する反射防
止膜を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for forming an antireflection film and an apparatus therefor capable of realizing an antireflection film exhibiting a desired refractive index and extinction coefficient. The purpose is to provide. Also,
An object of the present invention is to provide an antireflection film that exhibits a desired refractive index and extinction coefficient.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による反射防止膜の形成方法は、基体上に第
1のガス(成膜用原料ガス)を供給し、その基体上に第
1の屈折率及び第1の消衰係数を有する第1の反射防止
膜を形成する成膜工程と、分子中に酸素原子を含む第2
のガス(改質用ガス)を第1の反射防止膜が形成された
基体上に供給するガス供給ステップと、第1の反射防止
膜が形成された基体の周囲にプラズマを形成させるプラ
ズマ形成ステップとを有しており、第1の反射防止膜
を、第1の屈折率と異なる第2の屈折率、及び、第1の
消衰係数と異なる第2の消衰係数を有する第2の反射防
止膜へと改質する改質工程とを備える。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for forming an antireflection film according to the present invention comprises supplying a first gas (film forming raw material gas) onto a substrate, and then applying the first gas onto the substrate. A film forming step of forming a first antireflection film having a first refractive index and a first extinction coefficient, and a second film containing oxygen atoms in the molecule
Gas (reforming gas) is supplied onto the substrate on which the first antireflection film is formed, and a plasma forming step for forming plasma around the substrate on which the first antireflection film is formed. And a second antireflection film having a second refractive index different from the first refractive index and a second extinction coefficient different from the first extinction coefficient. And a reforming step of reforming into the prevention film.

【0008】なお、成膜工程における第1の反射防止膜
を形成する際に、プラズマCVD法等のようにプラズマ
を形成させてもよいが、改質工程のプラズマ形成ステッ
プを行う時には、成膜用原料ガスとしての第1のガスは
供給しないため、成膜工程と改質工程とは本質的に異な
るものである。
Although plasma may be formed by a plasma CVD method or the like when forming the first antireflection film in the film forming step, the film is formed when the plasma forming step of the modifying step is performed. Since the first gas as the raw material gas is not supplied, the film forming process and the modifying process are essentially different.

【0009】このような構成を有する反射防止膜の形成
方法によれば、まず、成膜工程を実施し、例えばCVD
法によって第1の反射防止膜が形成される。この膜は、
従来の反射防止膜と同様に、屈折率と消衰係数とがある
一定の相関関係を示すものである。このような一定の関
係は、成膜条件を種々変化させた場合にも成立するもの
であり、また、屈折率を測定するためのプローブ光の波
長毎に特有の関係が得られるものである。このような関
係が成立する詳細な機構は未だ不明であるものの、反射
防止膜の組成にある程度支配されるのではないかと推定
される。但し、作用はこれに限定されない。
According to the method of forming an antireflection film having such a structure, first, a film forming step is carried out, for example, CVD.
The first antireflection film is formed by the method. This membrane is
Similar to the conventional antireflection film, the refractive index and the extinction coefficient have a certain correlation. Such a fixed relationship holds even when the film forming conditions are variously changed, and a specific relationship is obtained for each wavelength of the probe light for measuring the refractive index. Although the detailed mechanism by which such a relationship is established is still unknown, it is presumed that the composition of the antireflection film may be governed to some extent. However, the operation is not limited to this.

【0010】次いで、改質工程を実施し、ガス供給ステ
ップにおいて第1の反射防止膜が形成された基体上に第
2のガスを供給する。この状態でプラズマ形成ステップ
を実行すると、第2のガスが放電等によって活性化、解
離、又は電離され、プラズマ中に第2のガス由来のイオ
ンやラジカル等の活性種が生成され、基体上の第1の反
射防止膜がこれらの活性種に曝される。活性種のうち酸
素原子を含むものは、酸化因子として第1の反射防止膜
を酸化し、酸化態へと改質又は酸化状態が進行した第2
の反射防止膜が得られる。
Next, a reforming process is carried out, and the second gas is supplied onto the substrate on which the first antireflection film is formed in the gas supplying step. When the plasma formation step is performed in this state, the second gas is activated, dissociated, or ionized by discharge or the like, and active species such as ions or radicals derived from the second gas are generated in the plasma and are deposited on the substrate. The first antireflective coating is exposed to these active species. Among the active species, those containing an oxygen atom oxidize the first antireflection film as an oxidation factor, and the second species in which the modified or oxidized state has progressed to the oxidized state.
The antireflection film of is obtained.

【0011】本発明者は、成膜工程において第1の反射
防止膜としてSiON膜を成膜し、改質工程において第
2の反射防止膜として該SiON膜を更に酸化・改質さ
せたものの屈折率及び消衰係数を測定した結果、第2の
反射防止膜の第2の屈折率及び第2の消衰係数は、第1
の反射防止膜の第1の屈折率及び第1の消衰係数に認め
られる一定の相関関係から有意に異なることが確認され
た。これは、第1の反射防止膜の少なくとも一部がプラ
ズマ処理によって酸化・改質され、その改質部の組成、
緻密度、結晶質/非結晶質の状態等が、第1の反射防止
膜のそれと異なることによると考えられる。
The inventor of the present invention formed a SiON film as a first antireflection film in the film formation step, and further oxidized and modified the SiON film as a second antireflection film in the modification step. As a result of measuring the refractive index and the extinction coefficient, the second refractive index and the second extinction coefficient of the second antireflection film are
It was confirmed from the certain correlation observed in the first refractive index and the first extinction coefficient of the antireflection film of No. 1. This is because at least a part of the first antireflection film is oxidized and modified by plasma treatment, and the composition of the modified portion is
It is considered that the compactness, the crystalline / amorphous state, and the like are different from those of the first antireflection film.

【0012】また、プラズマ形成ステップでのプラズマ
処理条件(高周波電力を印加する場合の高周波出力、周
波数、プラズマの形成時間、等)は、第1の反射防止膜
の種類、性状、膜厚等に応じて適宜設定でき、また、こ
れにより、所望の屈折率及び消衰係数を奏する第2の反
射防止膜を簡易に得ることができる。なかでもプラズマ
の形成時間を調整すると、第1の反射防止膜の酸化・改
質の程度、例えば、酸化・改質される深さ(膜厚)が変
化し得ると想定され、得られる第2の反射防止膜の第2
の屈折率及び第2の消衰係数を鋭敏に且つより簡便に制
御し得る。
The plasma processing conditions (high-frequency output when high-frequency power is applied, frequency, plasma forming time, etc.) in the plasma forming step depend on the type, properties, film thickness, etc. of the first antireflection film. The second antireflection film having a desired refractive index and extinction coefficient can be easily obtained. Above all, it is assumed that adjusting the plasma formation time may change the degree of oxidation / modification of the first antireflection film, for example, the depth (film thickness) of oxidation / modification. Second anti-reflection coating
The refractive index and the second extinction coefficient of the can be sensitively and more easily controlled.

【0013】すなわち、プラズマ形成ステップにおいて
は、第1の屈折率と第2の屈折率との差分、又は、第1
の消衰係数と第2の消衰係数との差分に基づいて、プラ
ズマの形成時間を調整すると好ましい。
That is, in the plasma forming step, the difference between the first refractive index and the second refractive index or the first refractive index
It is preferable to adjust the plasma formation time based on the difference between the extinction coefficient and the second extinction coefficient.

【0014】この場合、例えば、屈折率及び消衰係数が
既知の第1の反射防止膜に対してプラズマ形成時間を種
々変化させた条件で改質工程を実施したときのプラズマ
形成時間に対する屈折率及び消衰係数の変分又は変化割
合を予め求めておく。そして、実際の成膜工程で得た第
1の反射防止膜における第1の屈折率又は第1の消衰係
数と、第2の反射防止膜に要求される第2の屈折率又は
第2の消衰係数との差分に応じて、プラズマの形成時間
を設定するとより好ましい。
In this case, for example, the refractive index with respect to the plasma formation time when the modifying process is performed on the first antireflection film whose refractive index and extinction coefficient are known under various conditions of various plasma formation times. And the variation or rate of change of the extinction coefficient is obtained in advance. Then, the first refractive index or the first extinction coefficient of the first antireflection film obtained in the actual film forming step and the second refractive index or the second extinction coefficient required of the second antireflection film. It is more preferable to set the plasma formation time according to the difference from the extinction coefficient.

【0015】さらに、基体の周囲にプラズマを形成する
ために、基体の周囲に配置した電極に高周波電力を印加
する場合、その周波数は特に限定されるものでないが、
好ましくは1〜50MHzであると好適である。またさ
らに、高周波電力の出力が一定であれば、その周波数が
高いほど、活性種密度は大きくなり、逆に、活性種エネ
ルギーは小さくなる傾向にある。このように活性種の密
度又はエネルギーが変化すると、第1の反射防止膜の酸
化・改質の程度、例えば、酸化・改質される深さ(膜
厚)が変化し得ると想定され、こうなると、得られる第
2の反射防止膜の第2の屈折率及び第2の消衰係数も変
動し得ると推定される。
Further, when high frequency power is applied to the electrodes arranged around the substrate in order to form plasma around the substrate, the frequency is not particularly limited,
It is preferably 1 to 50 MHz. Furthermore, if the output of the high frequency power is constant, the higher the frequency is, the higher the active species density is, and conversely, the active species energy tends to be smaller. When the density or energy of the active species changes in this way, it is assumed that the degree of oxidation / modification of the first antireflection film, for example, the depth (film thickness) of oxidation / modification may change. Then, it is estimated that the second refractive index and the second extinction coefficient of the obtained second antireflection film may also change.

【0016】よって、高周波電力を印加してプラズマを
形成する場合、プラズマ形成ステップにおいては、第1
の屈折率と第2の屈折率との差分、又は、第1の消衰係
数と第2の消衰係数との差分に基づいて、高周波電力の
周波数を調整しても有用である。
Therefore, when the high frequency power is applied to form the plasma, the first step is performed in the plasma forming step.
It is also useful to adjust the frequency of the high-frequency power on the basis of the difference between the refractive index of 1 and the second refractive index or the difference between the first extinction coefficient and the second extinction coefficient.

【0017】また、本発明による反射防止膜の形成方法
は、換言すれば、基体上に第1のガスを供給し、その基
体上に、屈折率と消衰係数とが一定の相関関係を有する
第1の反射防止膜を形成する成膜工程と、第1の反射防
止膜が形成された基体上に、分子中に酸素原子を含む第
2のガスを供給しつつ、その基体の周囲にプラズマを形
成し、第1の反射防止膜を、上記の一定の相関関係から
外れた屈折率及び消衰係数を有する第2の反射防止膜へ
と改質する改質工程とを備えることを特徴とする。
In other words, in the method for forming an antireflection film according to the present invention, in other words, the first gas is supplied onto the substrate, and the refractive index and the extinction coefficient have a fixed correlation on the substrate. A film forming step of forming a first antireflection film, and a plasma around the substrate while supplying a second gas containing oxygen atoms in the molecule onto the substrate on which the first antireflection film is formed. And a modification step of modifying the first antireflection film into a second antireflection film having a refractive index and an extinction coefficient that deviate from the above-described fixed correlation. To do.

【0018】すなわち、従来の方法では特定の関係(上
記一定の相関関係)に限られた屈折率と消衰係数との組
み合わせが得られなかったのに対し、本発明により、か
かる特定の関係に束縛されない屈折率及び消衰係数を有
する第2の反射防止膜が得られる。よって、逆に言え
ば、限られた屈折率と消衰係数との組合せから反射防止
膜の膜質、特に光学特性を選択する必要がなく、このよ
うな膜質等の選択の幅を拡大することが可能となる。
That is, in the conventional method, a combination of the refractive index and the extinction coefficient limited to a specific relationship (the above-mentioned constant correlation) could not be obtained, but the present invention provides such a specific relationship. A second antireflective coating is obtained that has an unconstrained refractive index and extinction coefficient. Therefore, conversely, it is not necessary to select the film quality of the antireflection film, particularly the optical characteristics, from the limited combination of the refractive index and the extinction coefficient, and the range of selection of such film quality can be expanded. It will be possible.

【0019】より具体的には、成膜工程においては、第
1のガスとしてシラン系ガス、分子中に窒素原子を含む
ガス、及び、分子中に酸素原子を含むガスを基体上に供
給して第1の反射防止膜としてシリコン酸窒化膜(Si
ON膜)を形成し、改質工程においては、第2のガスと
して酸化窒素系ガスを基体上に供給することを特徴とす
る。
More specifically, in the film forming step, a silane-based gas as the first gas, a gas containing nitrogen atoms in the molecule, and a gas containing oxygen atoms in the molecule are supplied onto the substrate. A silicon oxynitride film (Si
An ON film) is formed, and a nitric oxide-based gas is supplied onto the substrate as a second gas in the reforming step.

【0020】ここで、シラン系ガスとしては、未置換の
モノシラン若しくは高次シラン、又は、分子中の少なく
とも一つの水素原子が有機官能基若しくは有機未官能基
で置換されたモノシラン若しくは高次シラン(有機シラ
ン系ガス)を示し、置換基としては、特に限定されず、
例えば、アルキル基、アルキニル基、アルケニル基、ア
ルコキシル基(アルコキシ基)、芳香環を有する基(ア
リール基、アラルキル基、アルキルアリール基等)等が
挙げられる。
Here, as the silane-based gas, unsubstituted monosilane or higher order silane, or monosilane or higher order silane in which at least one hydrogen atom in the molecule is replaced with an organic functional group or an organic non-functional group ( Organosilane gas), and the substituent is not particularly limited,
Examples thereof include an alkyl group, an alkynyl group, an alkenyl group, an alkoxyl group (alkoxy group), and a group having an aromatic ring (aryl group, aralkyl group, alkylaryl group, etc.) and the like.

【0021】第1の反射防止膜として、酸素原子を含ま
ない膜を形成する場合には、分子中に酸素原子を含まな
いシラン系ガスが有用であり、工業上の利用性及び取扱
性に優れる観点からモノシランガス及びジシランガスを
用いると特に好ましい。他方、第1の反射防止膜とし
て、酸化膜を得る場合には、アルコキシル基等の酸素を
含む基を有する有機シラン系ガスつまり有機オキシシラ
ン系ガスを用いても構わない。特に有用な有機オキシシ
ランとしては、TEOS(テトラエチルオルソシリケー
ト)、エチルトリエトキシシラン等のエトキシシラン類
が挙げられる。また、これらのガスは、単独で或いは二
種以上混合してシラン系ガスとして用いることができ
る。
When forming a film containing no oxygen atom as the first antireflection film, a silane-based gas containing no oxygen atom in the molecule is useful, and is excellent in industrial applicability and handleability. From the viewpoint, it is particularly preferable to use monosilane gas and disilane gas. On the other hand, when an oxide film is obtained as the first antireflection film, an organic silane-based gas having an oxygen-containing group such as an alkoxyl group, that is, an organic oxysilane-based gas may be used. Particularly useful organic oxysilanes include ethoxysilanes such as TEOS (tetraethylorthosilicate) and ethyltriethoxysilane. In addition, these gases can be used alone or in combination of two or more as a silane-based gas.

【0022】また、分子中に窒素原子を含むガスとして
は、後述する酸化窒素系ガス、窒素(N2)ガス、アン
モニア(NH3)ガス等が挙げられ、分子中に酸素原子
を含むガスとしては、同じく酸化窒素系ガス、酸素(O
2)ガス、オゾン(3)ガス等が挙げられる。
Examples of the gas containing nitrogen atoms in the molecule include nitric oxide gas, nitrogen (N 2 ) gas, ammonia (NH 3 ) gas, etc., which will be described later. Is also a nitric oxide-based gas, oxygen (O
2 ) Gas and ozone ( 3 ) gas.

【0023】さらに、酸化窒素系ガスとしては、酸化二
窒素(N2O)、一酸化窒素(NO)、三酸化二窒素
(N23)、二酸化窒素(N2O)、五酸化二窒素(N2
5)、及び、三酸化窒素(NO3)のうちの少なくとも
一つを含有して成るガスが挙げられ、工業上の利用性、
安定性、取扱性に優れる観点から、N2Oガスを用いる
と好適である。このように第2のガスとして酸化窒素系
ガスを用いると、第1のガスとして分子中に酸素原子を
含まないシラン系ガスを用いた場合、成膜工程終了後に
基体の周囲に残存する第1のガスと第2のガスとの反応
が生じ難いので、成膜工程の直後に引き続いて改質工程
を実施できる利点がある。
Further, as the nitric oxide-based gas, dinitrogen oxide (N 2 O), nitric oxide (NO), dinitrogen trioxide (N 2 O 3 ), nitrogen dioxide (N 2 O), dipentapentoxide. Nitrogen (N 2
O 5 ), and a gas containing at least one of nitric oxide (NO 3 ), industrial utility,
From the viewpoint of excellent stability and handleability, N 2 O gas is preferably used. Thus, when the nitric oxide-based gas is used as the second gas, when the silane-based gas containing no oxygen atom in the molecule is used as the first gas, the first gas remaining around the substrate after the film formation process is completed. Since the reaction between the above gas and the second gas is unlikely to occur, there is an advantage that the reforming process can be carried out immediately after the film forming process.

【0024】また、本発明による反射防止膜の形成装置
は、本発明の反射防止膜の形成方法を有効に実施するた
めの装置であり、(1)基体が収容される第1のチャン
バと、第1のチャンバに接続されており且つ第1のチャ
ンバ内に第1のガスを供給する第1のガス供給部とを有
しており、基体上に第1の屈折率及び第1の消衰係数を
有する第1の反射防止膜が形成される成膜部と、(2)
第1の反射防止膜が形成された基体が収容される第2の
チャンバと、第2のチャンバに接続されており且つ第2
のチャンバ内に、分子中に酸素原子を含む第2のガスを
供給する第2のガス供給部と、第2のチャンバ内に設置
された電極と、電極に接続された高周波電源とを有して
おり、高周波電源から出力される高周波電力が電極に印
加されることにより、第2のチャンバ内にプラズマが形
成され、第1の反射防止膜が、第1の屈折率と異なる第
2の屈折率、及び、第1の消衰係数と異なる第2の消衰
係数を有する第2の反射防止膜へと改質される改質部
と、を備えるものである。
The apparatus for forming an antireflection film according to the present invention is an apparatus for effectively carrying out the method for forming an antireflection film according to the present invention. (1) A first chamber for accommodating a substrate, A first gas supply part connected to the first chamber and supplying a first gas into the first chamber, and having a first refractive index and a first extinction on the substrate. A film forming portion in which a first antireflection film having a coefficient is formed, and (2)
A second chamber for accommodating the substrate on which the first antireflection film is formed, and a second chamber connected to the second chamber and
Has a second gas supply unit for supplying a second gas containing oxygen atoms in its molecule, an electrode installed in the second chamber, and a high-frequency power supply connected to the electrode. By applying high-frequency power output from the high-frequency power source to the electrodes, plasma is formed in the second chamber, and the first antireflection film causes the second refraction index to differ from the first refraction index. And a modified portion that is modified into a second antireflection film having a second extinction coefficient different from the first extinction coefficient.

【0025】さらに、第1のガス供給部が、第1のガス
としてシラン系ガス、分子中に窒素原子を含むガス、及
び、分子中に酸素原子を含むガスを第1のチャンバ内へ
供給するものであり、第2のガス供給部が、第2のガス
として酸化窒素系ガスを第2のチャンバ内へ供給するも
のであると好ましい。
Further, the first gas supply unit supplies a silane-based gas as the first gas, a gas containing nitrogen atoms in the molecule, and a gas containing oxygen atoms in the molecule into the first chamber. It is preferable that the second gas supply unit supplies the nitric oxide-based gas as the second gas into the second chamber.

【0026】また、本発明による反射防止膜は、本発明
による反射防止膜の形成方法によって有効に形成される
ものであり、且つ、下記式(1); k>1.690×n−3.046 …(1)、 で表される関係を満たすシリコン酸窒化膜(SiON
膜)から成ることを特徴とする。式中、kは膜厚が30
nmにおける当該反射防止膜の消衰係数を示し、nは膜
厚が30nmにおける当該反射防止膜の屈折率を示す。
なお、ここでの屈折率n及び消衰係数kは、n&k社製
のn&k Analyzer1200及び1500を用
い、プローブ光波長を248nm(Deep−UV線)
としたときに測定される値を示す。なお、他の測定器を
用いた場合には、上記n&k Analyzerの測定
値へ規格化するといった手法を採ることができる。他の
測定器としては、例えば、KLA Tencor社製の
UV1280SE等が挙げられる。
The antireflection film according to the present invention is effectively formed by the method for forming an antireflection film according to the present invention, and has the following formula (1); k> 1.690 × n-3. 046 (1), a silicon oxynitride film (SiON) satisfying the relationship expressed by
Membrane). In the formula, k has a film thickness of 30
shows the extinction coefficient of the antireflection film in nm, and n shows the refractive index of the antireflection film in the thickness of 30 nm.
The refractive index n and the extinction coefficient k used here are n & k Analyzer 1200 and 1500 manufactured by n & k, and the probe light wavelength is 248 nm (Deep-UV ray).
Indicates the value measured when. In addition, when another measuring device is used, a method of normalizing to the measured value of the n & k Analyzer can be adopted. Examples of other measuring instruments include UV1280SE manufactured by KLA Tencor.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置
関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づ
くものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に
限られるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below. The same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. The dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

【0028】図1は、本発明による反射防止膜の形成装
置の好適な一実施形態を模式的に示す水平断面図であ
る。処理装置1は、断面が略方形状を成すメインフレー
ムを有するトランスファーチャンバ2の三方の側壁に、
SiウェハW(基体)が二枚同時に収容されるツインチ
ャンバ3が結合され、残る一方の側壁に、ロードロック
チャンバ6a,6bが内部に設けられたロードロック部
6が結合されたものである。トランスファーチャンバ2
内には、伸縮可能な二つのアーム部21を有するウェハ
搬送ロボット23が設置されており、それらのアーム部
21の先端部にSiウェハWが載置されて保持されるよ
うになっている。また、各ツインチャンバ3は、Siウ
ェハWが載置されるサセプタ5を二基づつ有している。
FIG. 1 is a horizontal sectional view schematically showing a preferred embodiment of an antireflection film forming apparatus according to the present invention. The processing apparatus 1 has three side walls of a transfer chamber 2 having a main frame having a substantially rectangular cross section.
A twin chamber 3 in which two Si wafers W (substrates) are accommodated at the same time is combined, and a load lock chamber 6 in which load lock chambers 6a and 6b are provided is connected to the remaining side wall. Transfer chamber 2
A wafer transfer robot 23 having two extendable and retractable arm portions 21 is installed therein, and the Si wafer W is placed and held at the tip end portions of these arm portions 21. Further, each twin chamber 3 has two susceptors 5 on which the Si wafer W is placed.

【0029】図2は、図1に示す処理装置1の要部を示
す断面図(一部構成図)であり、断面図の部分は図1に
おけるII−II線断面を示すものである。同図におい
て、ツインチャンバ3は、チャンバ筐体11にチャンバ
4(第1のチャンバと第2のチャンバとを兼ねる)が二
基並設されたものである。各チャンバ4は、Siウェハ
Wが載置される上述のサセプタ5をそれぞれ有してお
り、各サセプタ5の上方には、中空の円盤状を成すシャ
ワーヘッド部40がそれぞれ設けられている。
FIG. 2 is a sectional view (partial configuration diagram) showing a main part of the processing apparatus 1 shown in FIG. 1, and the section of the sectional view shows a section taken along the line II-II in FIG. In the figure, the twin chamber 3 is formed by arranging two chambers 4 (also serving as a first chamber and a second chamber) side by side in a chamber housing 11. Each chamber 4 has the above-mentioned susceptor 5 on which the Si wafer W is placed, and above each susceptor 5, a shower head portion 40 having a hollow disk shape is provided.

【0030】また、サセプタ5は、Oリング、メタルシ
ール等により、チャンバ4に気密に設けられると共に、
図示しない可動機構により上下駆動可能に設けられてい
る。この可動機構により、SiウェハWとシャワーヘッ
ド部40との間隔が調整されるようになっている。さら
に、サセプタ5にはヒーター51が内設されており、こ
れによりSiウェハWが所望の所定温度に加熱される。
またさらに、サセプタ5は所定の電位へ接地されてい
る。
The susceptor 5 is hermetically provided in the chamber 4 by an O-ring, a metal seal, etc., and
It is provided so as to be vertically movable by a movable mechanism (not shown). With this movable mechanism, the distance between the Si wafer W and the shower head portion 40 is adjusted. Further, the susceptor 5 is internally provided with a heater 51, which heats the Si wafer W to a desired predetermined temperature.
Furthermore, the susceptor 5 is grounded to a predetermined potential.

【0031】一方、シャワーヘッド部40は、二基のチ
ャンバ4に対して共通に設けられ且つ各チャンバ4に対
してガス供給口9が設けられたベースプレートを上壁と
する胴部41と、複数の貫通孔が穿設された多孔板状を
成すブロッカープレート43及び同フェイスプレート4
5とを有するものである。胴部41は、ガス供給口9と
連通する略円柱状の内部空間を形成する凹部を有してお
り、この凹部の下端側内周部にフェイスプレート45の
周縁部が結合されている。このフェイスプレート45の
上方には、ブロッカープレート43がフェイスプレート
45と略平行に設置されており、胴部41の上壁とブロ
ッカープレート43との間、及び、ブロッカープレート
43とフェイスプレート45との間に、ガス供給口9と
連通する空間が画成されている。
On the other hand, the shower head portion 40 includes a body portion 41 having a base plate as an upper wall, which is provided in common to the two chambers 4 and is provided with a gas supply port 9 for each chamber 4. Blocker plate 43 and face plate 4 in the form of a perforated plate having through holes
5 and. The body portion 41 has a concave portion that forms a substantially cylindrical internal space that communicates with the gas supply port 9, and the peripheral edge portion of the face plate 45 is coupled to the inner peripheral portion on the lower end side of the concave portion. A blocker plate 43 is installed above the face plate 45 so as to be substantially parallel to the face plate 45. The blocker plate 43 is provided between the upper wall of the body 41 and the blocker plate 43, and between the blocker plate 43 and the face plate 45. A space communicating with the gas supply port 9 is defined therebetween.

【0032】さらに、各チャンバ4のシャワーヘッド部
40には、インピーダンスの整合をとるためのインピー
ダンス整合器60を介して、サセプタ5と同電位に接地
された高周波電源Rが接続されている。高周波電源Rと
しては、周波数固定型のものでもよいし、例えば周波数
インバータを備える周波数可変型のものでもよい。
Further, a high frequency power source R grounded to the same potential as the susceptor 5 is connected to the shower head portion 40 of each chamber 4 through an impedance matching device 60 for matching impedance. The high frequency power supply R may be a fixed frequency type or a frequency variable type equipped with a frequency inverter, for example.

【0033】またさらに、各チャンバ4の下部には、開
口部7が設けられており、これらには、各チャンバ4の
内部を減圧し、後述するガス供給部30から各ガスの供
給流量に応じて各チャンバ4内の圧力を一定の圧力に維
持可能な真空ポンプを有する排気系70がバルブ系Vを
介して接続されている。
Furthermore, an opening 7 is provided in the lower portion of each chamber 4, and the inside of each chamber 4 is depressurized to adjust the supply flow rate of each gas from a gas supply unit 30 described later. An exhaust system 70 having a vacuum pump capable of maintaining the pressure inside each chamber 4 at a constant pressure is connected via a valve system V.

【0034】このバルブ系としては、例えば、上流側
(ツインチャンバ3側)に配置された二枚ブレード式の
ターボスロットルバルブと、下流側(排気系70側)に
配置されたアイソレーションバルブとから構成すること
ができ、さらに、ゲートバルブを付加してもよい。ま
た、排気系70に用いる真空ポンプの種類は特に限定さ
れず、例えば、ドライポンプ付きターボ分子ポンプ等を
例示できる。
The valve system includes, for example, a two-blade type turbo throttle valve arranged on the upstream side (twin chamber 3 side) and an isolation valve arranged on the downstream side (exhaust system 70 side). It can be configured, and a gate valve may be added. The type of vacuum pump used for the exhaust system 70 is not particularly limited, and examples thereof include a turbo molecular pump with a dry pump and the like.

【0035】また、ツインチャンバ3には、モノシラン
(SiH4)ガス供給源31(第1のガス供給部)、酸
化二窒素(N2O)ガス供給源32(第1のガス供給部
と第2のガス供給部とを兼ねる)、ヘリウム(He)ガ
ス供給源33、及び、窒素(N2)ガス供給源34を有
するガス供給部30が接続されている。これらのガス供
給源31〜34は、各ガスの供給流量を制御するMFC
(質量流量コントローラ)31a,32a,33a,3
4aが設けられた配管10を介して、各シャワーヘッド
部40のガス供給口9に接続されている。
In the twin chamber 3, a monosilane (SiH 4 ) gas supply source 31 (first gas supply section) and a dinitrogen oxide (N 2 O) gas supply source 32 (first gas supply section and first gas supply section The gas supply unit 30 having a helium (He) gas supply source 33 and a nitrogen (N 2 ) gas supply source 34 is also connected. These gas supply sources 31 to 34 are MFCs that control the supply flow rate of each gas.
(Mass flow controller) 31a, 32a, 33a, 3
It is connected to the gas supply port 9 of each shower head portion 40 via a pipe 10 provided with 4a.

【0036】これらにより、成膜用原料ガスとしてのS
iH4ガス及びN2Oガス、改質用ガスとしてのN2Oガ
ス、キャリアガス又は希釈ガスとしてのHeガス、並び
に、必要に応じてパージガスとしてのN2ガスが、各チ
ャンバ4のシャワーヘッド部40内に導入され、それぞ
れのブロッカープレート43及びフェイスプレート45
を介して各チャンバ4内に供給される。このように、各
チャンバ4及びガス供給部30から成膜部が構成されて
いる。また、各チャンバ4、ガス供給部30、各高周波
電源R及び各インピーダンス整合器60から改質部が構
成されている。
As a result, S as a raw material gas for film formation is obtained.
iH 4 gas and N 2 O gas, the N 2 O gas as a gas reforming, He gas as a carrier gas or diluent gas, as well as the N 2 gas as a purge gas as required, a shower head of each chamber 4 The blocker plate 43 and the face plate 45 are introduced into the section 40.
Is supplied to each chamber 4 via. In this way, the film forming unit is constituted by each chamber 4 and the gas supply unit 30. Further, the reforming unit is configured by the chambers 4, the gas supply unit 30, the high frequency power sources R, and the impedance matching units 60.

【0037】また、配管10には、遠隔プラズマ(リモ
ートプラズマ)処理を採用したクリーニング系8が接続
されている。このクリーニング系8は、配管10側に配
置されたリアクターキャビティ81と、これにMFC8
2aを介して接続された、例えばNF3ガス等のフッ素
原子を含有するガスの供給源82を有している。リアク
ターキャビティ81には、プラズマを生成するためのマ
イクロ波ジェネレータ(図示せず)が装備されており、
ガス供給源82から供給されたクリーニングガスとして
のNF3ガスが解離して活性種が生じ、条件にもよるが
主として中性活性種がチャンバ4内に供給されるように
なっている。
The pipe 10 is connected to a cleaning system 8 which employs remote plasma processing. The cleaning system 8 includes a reactor cavity 81 arranged on the pipe 10 side and an MFC 8
It has a supply source 82 of a gas containing fluorine atoms, such as NF 3 gas, connected through 2a. The reactor cavity 81 is equipped with a microwave generator (not shown) for generating plasma,
The NF 3 gas as the cleaning gas supplied from the gas supply source 82 is dissociated to generate active species, and mainly neutral active species are supplied into the chamber 4 depending on the conditions.

【0038】なお、図示を省略したが、SiウェハWの
表面側のチャンバ4内空間と裏面側のチャンバ4内空間
とは、互いにガス封止されるようになっている。つま
り、表面側にはガス供給部30からシャワーヘッド部4
0を通して各ガスが供給され、裏面側には図示しないバ
ックサイドパージ系からパージガスが供給されるように
されており、両ガスが互いに反対面側の空間領域へ流入
しないようにされている。
Although not shown, the inner space of the chamber 4 on the front surface side and the inner space of the chamber 4 on the back surface side of the Si wafer W are gas-sealed from each other. That is, from the gas supply unit 30 to the shower head unit 4 on the front surface side.
Each gas is supplied through 0, and the back side is supplied with a purge gas from a back side purge system (not shown) so that both gases do not flow into the space regions on the opposite side.

【0039】このように構成された処理装置1を用いた
本発明による反射防止膜の形成方法の一例について説明
する。なお、処理装置1の以下に述べる各動作は、自動
又は操作者による操作に基づき、図示しない制御装置
(系)又は手動で制御する。図3は、本発明による反射
防止膜の形成方法に係る一実施形態の手順を含む処理の
流れを示すフロー図である。また、図4(A)〜(D)
は、図3に示す手順によってSiウェハW上に反射防止
膜を形成している状態を示す工程図である。
An example of the method for forming an antireflection film according to the present invention using the processing apparatus 1 thus constructed will be described. Each operation described below of the processing apparatus 1 is controlled by a control device (system) (not shown) or manually based on an automatic operation or an operation by an operator. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of processing including the procedure of one embodiment of the method for forming an antireflection film according to the present invention. In addition, FIGS. 4A to 4D
FIG. 4A is a process diagram showing a state in which an antireflection film is formed on the Si wafer W by the procedure shown in FIG.

【0040】まず、反射防止膜の形成に先立って、Si
ウェハWの基層100上にAl、ポリシリコン等から成
る下地層101を成膜する(ステップS1;図4(A)
参照)。次に、排気系70を運転して各チャンバ4内を
所定の圧力に減圧する。この減圧下において、ウェハ搬
送ロボット23により、ロードロックチャンバ6a,6
bに予め保持させておいた下地層101を有するSiウ
ェハWを、トランスファーチャンバ2を介して所定のツ
インチャンバ3内へ搬送する。
First, prior to the formation of the antireflection film, Si
A base layer 101 made of Al, polysilicon, or the like is formed on the base layer 100 of the wafer W (step S1; FIG. 4A).
reference). Next, the exhaust system 70 is operated to reduce the pressure in each chamber 4 to a predetermined pressure. Under this reduced pressure, the wafer transfer robot 23 moves the load lock chambers 6a, 6a and 6b.
The Si wafer W having the underlayer 101 previously held in b is transferred into the predetermined twin chamber 3 via the transfer chamber 2.

【0041】次いで、二枚のSiウェハWをツインチャ
ンバ3内に設けられた二基のチャンバ4内の各サセプタ
5上に載置して収容する。その後、Heガスをガス供給
源33から配管10を通して両チャンバ4内へ供給する
と共に、それぞれのチャンバ4の内部が一定の圧力とな
るように圧力調整を行う。各チャンバ4内の圧力が安定
した後、SiH4ガス、N2Oガス、及びHeガスを、そ
れぞれのガス供給源31〜33から配管10を通して各
シャワーヘッド部40へ供給する。このとき、各チャン
バ4内の圧力を、好ましくは250〜1600Pa(2
〜12Torr)、より好ましくは500〜1300P
a(4〜10Torr)となるように調整する。
Next, the two Si wafers W are placed and housed on the susceptors 5 in the two chambers 4 provided in the twin chamber 3. After that, He gas is supplied from the gas supply source 33 through the pipe 10 into both chambers 4, and the pressure is adjusted so that the inside of each chamber 4 has a constant pressure. After the pressure in each chamber 4 is stabilized, SiH 4 gas, N 2 O gas, and He gas are supplied from the respective gas supply sources 31 to 33 to the respective shower head parts 40 through the pipe 10. At this time, the pressure in each chamber 4 is preferably 250 to 1600 Pa (2
~ 12 Torr), more preferably 500-1300P
It is adjusted to be a (4 to 10 Torr).

【0042】また、このときの各ガスの供給流量は、最
終的に形成すべき反射防止膜の性状、チャンバ4の容積
等によって異なり、適宜設定することができるが、厚さ
が100〜400Å程度の極薄膜を成膜する際には、例
えば、以下に示す流量範囲とすると好適である。 ・SiH4ガス:50〜200ml/min(sccm) ・N2Oガス:100〜600ml/min(sccm) ・Heガス:2000〜8000ml/min(sccm) さらに、SiH4ガスの供給流量とN2Oガスの供給流量
との比が、好ましくは1:1〜1:4、より好ましくは
1:2〜1:3となるように両ガスを供給すると好適で
ある。この両ガスの供給流量比を適宜調整することによ
り、反射防止膜102の屈折率及び消衰係数を、ある一
定の相関関係を満たすような任意の値の組み合わせとす
ることができる。
The supply flow rate of each gas at this time varies depending on the properties of the antireflection film to be finally formed, the volume of the chamber 4, etc., and can be set appropriately, but the thickness is about 100 to 400 Å. When forming the ultra-thin film, the flow rate range shown below is suitable, for example.・ SiH 4 gas: 50 to 200 ml / min (sccm) ・ N 2 O gas: 100 to 600 ml / min (sccm) ・ He gas: 2000 to 8000 ml / min (sccm) Further, SiH 4 gas supply flow rate and N 2 It is suitable to supply both gases so that the ratio to the supply flow rate of O gas is preferably 1: 1 to 1: 4, more preferably 1: 2 to 1: 3. By appropriately adjusting the supply flow rate ratio of the both gases, the refractive index and the extinction coefficient of the antireflection film 102 can be set to any combination of values that satisfy a certain correlation.

【0043】このようにしてガス供給口9から各シャワ
ーヘッド部40の内空間へ導入された各ガスは、ブロッ
カープレート43により分散されて十分に混合され、複
数の貫通孔を通してブロッカープレート43とフェイス
プレート45との間の空間へ流出する。この混合ガス
は、フェイスプレート45の複数の貫通孔を通してシャ
ワーヘッド部40の下方に流出し、サセプタ5上に載置
されたSiウェハW上に供給される。
Each gas introduced into the inner space of each shower head portion 40 from the gas supply port 9 in this manner is dispersed and sufficiently mixed by the blocker plate 43, and the blocker plate 43 and the face are passed through the plurality of through holes. It flows out into the space between the plate 45. The mixed gas flows out below the shower head portion 40 through the plurality of through holes of the face plate 45, and is supplied onto the Si wafer W placed on the susceptor 5.

【0044】一方、これらのガスを各チャンバ4内へ供
給すると共に、サセプタ5のヒーター51に電力を供給
し、サセプタ5を介してSiウェハWが所定温度となる
ように加熱する。この場合、SiウェハWの温度(基板
温度、成膜温度)を、好ましくは100℃以上、より好
ましくは350〜500℃の範囲内の温度とする。これ
により、SiウェハW上に達した成膜用原料ガスを反応
させる。
On the other hand, while supplying these gases into each chamber 4, electric power is supplied to the heater 51 of the susceptor 5 to heat the Si wafer W to a predetermined temperature via the susceptor 5. In this case, the temperature of the Si wafer W (substrate temperature, film formation temperature) is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 350 to 500 ° C. As a result, the film forming raw material gas reaching the Si wafer W is reacted.

【0045】SiウェハWの直上方では、種々の素反応
(熱化学反応)が生じて複雑に関与し、反応場の状態に
応じた平衡及び律速条件に応じた化学種の活性種(支配
因子)が生成され、これらの化学種の反応によって種々
の中間生成物が形成され、SiウェハW上にSiON膜
から成る反射防止膜102(第1の反射防止膜)が堆積
形成される(ステップS2、成膜工程;図4(b)参
照)。この反射防止膜102の膜厚としては、後述する
改質の効果が十分に奏される観点から、過度に厚くない
方がよく、例えば、数nm〜300nm、更には数nm
〜100nmの膜厚を有する反射防止膜102に対して
本発明は極めて有効となり得る。
Immediately above the Si wafer W, various elementary reactions (thermochemical reactions) occur and are involved in a complicated manner, and the active species (controlling factor) of the chemical species depending on the equilibrium and rate-limiting conditions according to the state of the reaction field. ) Is generated, various intermediate products are formed by the reaction of these chemical species, and the antireflection film 102 (first antireflection film) made of a SiON film is deposited and formed on the Si wafer W (step S2). , Film forming step; see FIG. 4B). The thickness of the antireflection film 102 is preferably not too thick, for example, several nm to 300 nm, and further several nm, from the viewpoint that the effect of modification described later is sufficiently exhibited.
The present invention can be extremely effective for the antireflection film 102 having a film thickness of ˜100 nm.

【0046】所定膜厚の反射防止膜102が形成される
まで、成膜速度に応じた時間、成膜工程を実施した後、
各ガスの供給を停止する。その後引き続き、或いは、必
要に応じて各チャンバ4内に残存するガスをHeガス又
はN2ガスでパージし、その後、N2Oガスをガス供給源
32から配管10を通して各シャワーヘッド部40へ供
給する(ガス供給ステップ)。このとき、各チャンバ4
内の圧力を、好ましくは250〜1600Pa(2〜1
2Torr)、より好ましくは400〜1300Pa
(3〜10Torr)となるように調整する。
After the film forming process is carried out for a time corresponding to the film forming speed until the antireflection film 102 having a predetermined film thickness is formed,
Stop the supply of each gas. Then, continuously or as necessary, the gas remaining in each chamber 4 is purged with He gas or N 2 gas, and then N 2 O gas is supplied from the gas supply source 32 to each showerhead unit 40 through the pipe 10. Yes (gas supply step). At this time, each chamber 4
The internal pressure is preferably 250-1600 Pa (2-1
2 Torr), more preferably 400-1300 Pa
Adjust to be (3 to 10 Torr).

【0047】チャンバ4内の圧力が安定した後、高周波
電源Rから高周波電力を出力してシャワーヘッド部40
に印加する。これにより、チャンバ4内のSiウェハW
上方の空間にグロー放電によるプラズマを形成する(プ
ラズマ形成ステップ)。この際、インピーダンス整合器
60により、高周波電源Rよりもプラズマ(厳密にはグ
ロー放電部)側、すなわち負荷となるプラズマのインピ
ーダンスとインピーダンス整合器60のインピーダンス
との合成インピーダンスと、高周波電源Rの出力インピ
ーダンスとの整合をとる。ここで、高周波電力の条件と
しては、特に限定されるものではないが、例えば、以下
の条件が挙げられる。 ・周波数:1〜50MHz ・出力:0.2〜5kW
After the pressure in the chamber 4 becomes stable, the high frequency power is output from the high frequency power supply R and the shower head section 40 is operated.
Apply to. As a result, the Si wafer W in the chamber 4 is
Plasma is formed in the upper space by glow discharge (plasma formation step). At this time, the impedance matcher 60 causes the combined impedance of the impedance of the plasma and the impedance of the impedance matcher 60 to be on the plasma (strictly, glow discharge part) side of the high frequency power supply R, that is, the output of the high frequency power supply R. Match the impedance. Here, the condition of the high frequency power is not particularly limited, but examples thereof include the following conditions.・ Frequency: 1 to 50 MHz ・ Output: 0.2 to 5 kW

【0048】この周波数が1MHz未満であると、プラ
ズマ中で十分な活性種密度が得られ難い傾向にある。一
方、その周波数が50MHzを超えると、十分な活性種
エネルギーを得難くなる傾向にある。また、出力が0.
2kW未満であると、プラズマ処理効率を十分に高める
ことができない傾向にある。一方、この出力が5kWを
超えると、チャンバ4内でアーキング放電が生じるおそ
れがある。
If this frequency is less than 1 MHz, it tends to be difficult to obtain a sufficient active species density in plasma. On the other hand, if the frequency exceeds 50 MHz, it tends to be difficult to obtain sufficient active species energy. The output is 0.
When it is less than 2 kW, there is a tendency that the plasma processing efficiency cannot be sufficiently enhanced. On the other hand, if this output exceeds 5 kW, arcing discharge may occur in the chamber 4.

【0049】プラズマ中には、N2Oガス由来のイオン
やラジカルといった活性種が生じ、SiウェハW上の反
射防止膜102がこれらの活性種に曝される。活性種の
うち酸素原子を含むもの(例えば、O*、NO*等)は、
酸化因子として反射防止膜102をその表層部から、或
いは、拡散して内部又は界面部を酸化する。反射防止膜
102における酸化因子と接触した部位は、更に酸化さ
れて組成変化し、膜の少なくとも一部が改質された反射
防止膜103が形成される(ステップS3、改質工程;
図4(C)参照)。
Active species such as ions and radicals derived from N 2 O gas are generated in the plasma, and the antireflection film 102 on the Si wafer W is exposed to these active species. Active species containing oxygen atoms (eg, O * , NO *, etc.) are
As an oxidation factor, the antireflection film 102 is oxidized from the surface layer portion or diffused to oxidize the inside or the interface portion. The portion of the antireflection film 102 that is in contact with the oxidation factor is further oxidized to change its composition, and the antireflection film 103 in which at least a part of the film is modified is formed (step S3, modification process;
(See FIG. 4C).

【0050】このように酸化・改質して得られた反射防
止膜103は、その少なくとも一部が、反射防止膜10
2と組成又は膜の緻密度等が有意に異なり得る。その結
果、反射防止膜102が発現する一定の相関関係を満た
す屈折率(第1の屈折率)及び消衰係数(第1の消衰係
数)とは有意に異なる屈折率(第2の屈折率)及び消衰
係数(第2の消衰係数)を発現する。
At least a part of the antireflection film 103 thus obtained by the oxidation / reformation is the antireflection film 10
2, the composition, the denseness of the film, and the like may be significantly different. As a result, the refractive index (first refractive index) and the extinction coefficient (first extinction coefficient) satisfying a certain correlation expressed by the antireflection film 102 are significantly different from each other (second refractive index). ) And an extinction coefficient (second extinction coefficient).

【0051】ここで、プラズマ形成ステップでのプラズ
マ処理条件(上述した高周波電力の条件を含む)は、反
射防止膜102の種類、性状、膜厚等に応じて適宜設定
することができる。また、このプラズマ処理条件を適宜
変化させることにより、反射防止膜103において所望
の屈折率及び消衰係数を発現させることができる。特
に、プラズマの形成時間、つまりプラズマ形成ステップ
でSiウェハWをプラズマ処理する際のプロセスタイ
ム、及び/又は、高周波電力の周波数を調整(調節)す
ることにより、反射防止膜102の酸化・改質の程度、
例えば、酸化・改質される深さ(膜厚)が変化すると想
定され、反射防止膜103の屈折率及び消衰係数を鋭敏
に且つ簡便に制御することが可能となる。
Here, the plasma processing conditions (including the above-mentioned high-frequency power condition) in the plasma forming step can be appropriately set according to the type, properties, film thickness, etc. of the antireflection film 102. Further, by changing the plasma processing conditions appropriately, it is possible to develop a desired refractive index and extinction coefficient in the antireflection film 103. In particular, by adjusting (adjusting) the plasma formation time, that is, the process time when the Si wafer W is plasma-processed in the plasma formation step, and / or the frequency of the high frequency power, the oxidation / reformation of the antireflection film 102 is performed. The degree of
For example, it is assumed that the depth (film thickness) of oxidation / modification changes, and the refractive index and extinction coefficient of the antireflection film 103 can be controlled sharply and easily.

【0052】この場合、一例として、屈折率及び消衰係
数が既知の反射防止膜102に対し、プラズマ形成時間
及び/又は高周波電源Rから出力される高周波電力の周
波数を種々変化させたプラズマ処理条件でステップS3
と同様に改質工程を実施し、プラズマ形成時間及び/又
は高周波電力の周波数に対する屈折率及び消衰係数の変
分又は変化割合を予め求めておく。そして、実際の成膜
工程(ステップS3)で得られる反射防止膜102の屈
折率又は消衰係数と、反射防止膜103に対して要求さ
れる(つまり目的とする)屈折率又は消衰係数との差分
に応じて、先に求めた屈折率及び消衰係数の変分又は変
化割合の関係から、必要なプラズマ形成時間及び/又は
高周波電力の周波数を設定する方法が挙げられる。
In this case, as an example, the plasma processing conditions in which the plasma formation time and / or the frequency of the high frequency power output from the high frequency power supply R are variously changed with respect to the antireflection film 102 whose refractive index and extinction coefficient are known. In step S3
The modification step is carried out in the same manner as above, and the variation or change rate of the refractive index and the extinction coefficient with respect to the plasma formation time and / or the frequency of the high frequency power is obtained in advance. Then, the refractive index or extinction coefficient of the antireflection film 102 obtained in the actual film forming step (step S3), and the refractive index or extinction coefficient required (that is, the target) of the antireflection film 103. There is a method of setting the required plasma formation time and / or the frequency of the high frequency power from the relationship of the variation or the rate of change of the refractive index and the extinction coefficient obtained previously according to the difference of

【0053】そして、所定の時間経過後、高周波電源R
からシャワーヘッド部40への高周波電力の印加を停止
し、改質工程としてのステップS3を終了する。次い
で、反射防止膜103が形成されたSiウェハWを各チ
ャンバ4から外部へ搬出し、フォトレジスト用の有機感
光性樹脂組成物を、SiウェハWの反射防止膜103上
に例えばスピンコート等で塗布してレジスト膜104を
形成する(ステップS4;図4(D)参照)。その後、
マスクを用いた露光を行い、さらに現像を実施してマス
クパターンをSiウェハW上に転写する等の処理を施
す。
After a lapse of a predetermined time, the high frequency power source R
Then, the application of the high frequency power to the shower head unit 40 is stopped, and step S3 as the reforming process is ended. Next, the Si wafer W on which the antireflection film 103 is formed is carried out from each chamber 4, and the organic photosensitive resin composition for photoresist is applied onto the antireflection film 103 of the Si wafer W by, for example, spin coating. The resist film 104 is applied to form a resist film 104 (step S4; see FIG. 4D). afterwards,
Exposure is performed using a mask, and further development is performed to perform processing such as transferring the mask pattern onto the Si wafer W.

【0054】このように構成された処理装置1及びそれ
を用いた反射防止膜の形成方法によれば、ステップS2
において、各チャンバ4内で下地層101を有するSi
ウェハW上にSiON膜から成る反射防止膜102を形
成した後、同一チャンバ4内で引き続きステップS3を
実行し、反射防止膜102に対してN2Oプラズマ処理
を施し、その少なくとも一部を酸化・改質する。こうし
て得られた反射防止膜103は、その改質部の組成、緻
密度、結晶質/非結晶質の状態等が反射防止膜102と
異なると考えられ、これにより、反射防止膜103全体
として、反射防止膜102と有意に相違する屈折率n及
び消衰係数kが発現される。
According to the processing apparatus 1 thus constructed and the method for forming an antireflection film using the processing apparatus 1, step S2 is performed.
In each chamber 4, Si having an underlayer 101
After the antireflection film 102 made of the SiON film is formed on the wafer W, step S3 is continuously performed in the same chamber 4, the antireflection film 102 is subjected to N 2 O plasma treatment, and at least a part thereof is oxidized.・ Reform. The antireflection film 103 thus obtained is considered to be different from the antireflection film 102 in the composition, density, crystalline / amorphous state, etc. of the modified portion thereof. A refractive index n and an extinction coefficient k that are significantly different from those of the antireflection film 102 are developed.

【0055】反射防止膜102が奏する屈折率及び消衰
係数の組み合わせは、ステップS2における成膜条件を
種々変化させても、従来と同様にある一定の相関関係を
示すのに対し、反射防止膜103は、かかる相関関係に
束縛されない(換言すれば、かかる相関関係から外れ
た)屈折率n及び消衰係数kの任意の組み合わせを実現
できる。よって、例えば下地層101に応じてリソグラ
フィから要求される所望の屈折率n及び消衰係数kを発
現できる反射防止膜103を得ることが可能となる。
The combination of the refractive index and the extinction coefficient exhibited by the antireflection film 102 shows a certain constant correlation as in the conventional case even if the film forming conditions in step S2 are variously changed, whereas the antireflection film is formed. The element 103 can realize any combination of the refractive index n and the extinction coefficient k that are not bound to the correlation (in other words, deviate from the correlation). Therefore, for example, it is possible to obtain the antireflection film 103 capable of exhibiting the desired refractive index n and extinction coefficient k required by lithography depending on the underlying layer 101.

【0056】また、ステップS3において、プラズマ形
成ステップでのプラズマ処理条件を反射防止膜102の
種類、性状、膜厚等に応じて適宜設定することにより、
反射防止膜103の屈折率n及び消衰係数kを簡易に制
御することができる。これらのプラズマ処理条件のなか
でも、プラズマの形成時間、及び/又は、高周波電源R
から出力される高周波電力の周波数を調整することによ
り、反射防止膜102の酸化・改質の程度、例えば、酸
化・改質される深さ(膜厚)を有意に且つ確実に変化さ
せ得るので、反射防止膜103の屈折率n及び消衰係数
kを鋭敏に且つ一層簡便に制御することが可能となる。
In step S3, the plasma processing conditions in the plasma forming step are appropriately set according to the type, property, film thickness, etc. of the antireflection film 102.
The refractive index n and the extinction coefficient k of the antireflection film 103 can be easily controlled. Among these plasma processing conditions, plasma formation time and / or high frequency power source R
By adjusting the frequency of the high-frequency power output from the antireflection film 102, the degree of oxidation / reformation of the antireflection film 102, for example, the depth (film thickness) of oxidation / reformation can be changed significantly and reliably. The refractive index n and the extinction coefficient k of the antireflection film 103 can be controlled sharply and more easily.

【0057】また、O2ガスやO3ガスに比してシラン系
ガスとの反応性が低いN2Oガスを改質用ガスとして用
いるので、成膜用原料ガスとしてSiH4ガスを用いる
上述の実施形態において、ステップS2での成膜工程を
実施した後、チャンバ4内の残留SiH4ガスを排出し
なくともステップS3におけるプラズマ処理を実施でき
る。よって、処理効率ひいてはスループットの向上を図
ることができる。
Further, since N 2 O gas, which has lower reactivity with the silane-based gas than O 2 gas or O 3 gas, is used as the reforming gas, SiH 4 gas is used as the film-forming raw material gas as described above. In the embodiment, after performing the film forming process in step S2, the plasma treatment in step S3 can be performed without discharging the residual SiH 4 gas in the chamber 4. Therefore, the processing efficiency and thus the throughput can be improved.

【0058】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、例えば、ステップS2(成膜工程)
において、上述したステップS3(改質工程)と同様に
高周波電力の印加によるプラズマ形成を行ってもよい。
この場合の高周波電力の条件としては、特に限定され
ず、例えば、以下の条件が挙げられる。 ・周波数:1〜50MHz ・出力:0.01〜1kW
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, step S2 (film forming step)
In, in the same manner as in step S3 (reforming step) described above, plasma may be formed by applying high frequency power.
The condition of the high frequency power in this case is not particularly limited, and examples thereof include the following conditions.・ Frequency: 1 to 50 MHz ・ Output: 0.01 to 1 kW

【0059】さらに、反射防止膜の形成装置は、処理装
置1のようなツインチャンバ3を有するものに限られ
ず、モノチャンバから成るCVDチャンバ、或いはその
CVDチャンバメインフレームに備えるシステムとして
も構わない。またさらに、改質用ガスとしては、N2
ガスの代りにO2ガス等を用いてもよく、この場合に
は、ステップS2によって反射防止膜102を成膜した
後、チャンバ4内を一旦パージすることにより、チャン
バ4内に残存するSiH4ガスとO2ガスとの反応を抑止
できる利点がある。加えて、成膜用原料ガスとしての第
1のガス、及び、改質用ガスとしての第2のガスは、上
述の実施形態に制限されるものではない。
Further, the apparatus for forming the antireflection film is not limited to the apparatus having the twin chamber 3 like the processing apparatus 1, and may be a CVD chamber composed of a monochamber or a system provided in the CVD chamber main frame. Furthermore, as the reforming gas, N 2 O is used.
O 2 gas or the like may be used in place of the gas. In this case, after the antireflection film 102 is formed in step S2, the chamber 4 is once purged to leave SiH 4 remaining in the chamber 4. There is an advantage that the reaction between the gas and O 2 gas can be suppressed. In addition, the first gas as the film forming raw material gas and the second gas as the reforming gas are not limited to those in the above embodiment.

【0060】[0060]

【実施例】以下、本発明に係る具体的な実施例について
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
EXAMPLES Hereinafter, specific examples according to the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

【0061】〈実施例1〉図1及び2に示す処理装置1
と同様の構成を有する処理装置(Applied Materials 社
製;Producer(登録商標)をベースとした装置)を準備
した。この装置を使用し、SiウェハW上に反射防止膜
102(膜厚:概ね30nm)を成膜した(ステップS
2)。この際、ツインチャンバ3の各チャンバ4内を約
9.5Torrに減圧し、SiH4ガス、N2Oガス及び
Heガスを、それぞれ100sccm、240sccm
及び4400sccmの流量で10sec供給した後、
13.56MHzの高周波電力を出力70Wでシャワー
ヘッド部40に印加してプラズマを形成して10sec
成膜を行った。
<Embodiment 1> The processing apparatus 1 shown in FIGS.
A processing device (Applied Materials, Inc .; a device based on Producer (registered trademark)) having the same configuration as the above was prepared. Using this apparatus, the antireflection film 102 (film thickness: approximately 30 nm) was formed on the Si wafer W (step S
2). At this time, the pressure inside each chamber 4 of the twin chamber 3 was reduced to about 9.5 Torr, and SiH 4 gas, N 2 O gas, and He gas were supplied at 100 sccm and 240 sccm, respectively.
And after supplying for 10 seconds at a flow rate of 4400 sccm,
High frequency power of 13.56 MHz is applied to the shower head 40 at an output of 70 W to form plasma for 10 seconds.
A film was formed.

【0062】次いで、SiH4ガス、N2Oガス及びHe
ガスの供給を停止し、バルブ系Vを5sec開放してチ
ャンバ4内の残留ガスを排気した後、N2Oガスを流量
4000sccmでチャンバ4内に供給して、圧力を約
2.5Torrとした後、13.56MHzの高周波電
力を出力240Wでシャワーヘッド部40に印加してプ
ラズマを形成し、30secプラズマ処理を実施した。
次に、高周波電力の印加を停止して10sec間、N2
Oガスの供給を継続した後、再び、13.56MHzの
高周波電力を出力240Wでシャワーヘッド部40に印
加してプラズマを形成し、30secプラズマ処理を再
実施した。これにより、反射防止膜102を酸化・改質
して反射防止膜103を形成した。
Then, SiH 4 gas, N 2 O gas and He
The gas supply was stopped, the valve system V was opened for 5 seconds to exhaust the residual gas in the chamber 4, and then N 2 O gas was supplied into the chamber 4 at a flow rate of 4000 sccm to a pressure of about 2.5 Torr. After that, high frequency power of 13.56 MHz was applied to the shower head portion 40 at an output of 240 W to form plasma, and plasma treatment was performed for 30 seconds.
Next, the application of high frequency power is stopped and N 2 is applied for 10 seconds.
After continuing the supply of O gas, high frequency power of 13.56 MHz was applied again to the shower head portion 40 at an output of 240 W to form plasma, and the plasma treatment was performed again for 30 seconds. As a result, the antireflection film 102 was oxidized and modified to form the antireflection film 103.

【0063】主な処理条件を表1に示す。なお、表中、
チャンバA及びBとあるのは、ツインチャンバ3に備わ
る2台のチャンバ4を示すものであり、成膜条件及び改
質条件におけるガス流量は、両チャンバA,Bへの合計
供給流量である。また、他の条件については、両チャン
バに共通する条件である。さらに、表中の‘RF’と
は、高周波電力を示し、‘スペーシング’とは、シャワ
ーヘッド部40のフェイスプレート45下面とSiウェ
ハW上面との間隔(距離)を示す。
Table 1 shows the main processing conditions. In the table,
The chambers A and B indicate the two chambers 4 provided in the twin chamber 3, and the gas flow rate under the film forming conditions and the reforming conditions is the total supply flow rate to both chambers A and B. The other conditions are common to both chambers. Further, “RF” in the table indicates high frequency power, and “spacing” indicates a distance (distance) between the lower surface of the face plate 45 of the shower head unit 40 and the upper surface of the Si wafer W.

【0064】〈実施例2〉成膜時のSiH4ガス流量を
115sccmとしたこと以外は実施例1と同様にして
反射防止膜103を形成した。主な処理条件を表1に示
す。
Example 2 An antireflection film 103 was formed in the same manner as in Example 1 except that the SiH 4 gas flow rate during film formation was 115 sccm. The main processing conditions are shown in Table 1.

【0065】〈比較例1〜13〉改質工程を実施せず、
成膜工程における成膜条件を表1に示す如く種々変化さ
せたこと以外は、実施例1及び2で用いた装置と同じ装
置を用いてSiウェハW上に反射防止膜102(膜厚:
概ね30nm)を成膜した。
<Comparative Examples 1 to 13> Without carrying out the reforming step,
The antireflection film 102 (film thickness: is formed on the Si wafer W using the same apparatus as that used in Examples 1 and 2 except that the film forming conditions in the film forming step are changed as shown in Table 1.
(Approximately 30 nm) was deposited.

【0066】〈屈折率n及び消衰係数kの測定〉実施例
1及び2並びに比較例1〜13で形成した反射防止膜に
対し、n&k社製のn&k Analyzer 120
0及び1500を用い、プローブ光波長を248nm
(Deep−UV線)において屈折率n及び消衰係数k
を測定した。これらの屈折率n及び消衰係数kの測定結
果を表1に併せて示す。
<Measurement of Refractive Index n and Extinction Coefficient k> For the antireflection films formed in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 13, n & k Analyzer 120 manufactured by n & k was used.
0 and 1500, the probe light wavelength is 248 nm
(Deep-UV ray), refractive index n and extinction coefficient k
Was measured. Table 1 also shows the measurement results of the refractive index n and the extinction coefficient k.

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【0068】また、図5は、実施例1及び2並びに比較
例1〜13で形成した反射防止膜について得られた屈折
率n及び消衰係数kの測定データを示すグラフである。
図5中、白抜きのシンボルは実施例の反射防止膜のデー
タであることを示し、黒塗りのシンボルは比較例の反射
防止膜のデータであることを示す。
FIG. 5 is a graph showing measurement data of the refractive index n and the extinction coefficient k obtained for the antireflection films formed in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 13.
In FIG. 5, the white symbols indicate the data of the antireflection film of the example, and the black symbols indicate the data of the antireflection film of the comparative example.

【0069】図5より、改質工程を実施していない従来
の成膜方法で得た比較例の反射防止膜は、成膜用原料ガ
スの流量等、条件が種々異なっているにも拘わらず、屈
折率n及び消衰係数kが略一定の相関関係を示すことが
確認された。比較例1〜13のデータについて、線形最
小二乗近似によるフィッティングを行った結果、下記式
(2); k=1.690×n−3.046 …(2)、 で表される関係(図5中、直線Lkで示す)が得られ
た。ここで、式中、kは消衰係数を示し、nは屈折率を
示す。
As shown in FIG. 5, the antireflection film of the comparative example obtained by the conventional film-forming method in which the reforming step is not performed has various conditions such as the flow rate of the raw material gas for film-forming. It was confirmed that the refractive index n and the extinction coefficient k show a substantially constant correlation. As a result of fitting the data of Comparative Examples 1 to 13 by linear least squares approximation, the following expression (2); k = 1.690 × n−3.046 (2) (Indicated by a straight line Lk) was obtained. Here, in the formula, k represents an extinction coefficient, and n represents a refractive index.

【0070】これに対し、実施例1及び2で得たSiO
N膜から成る反射防止膜103の屈折率n及び消衰係数
kは、かかる相関関係から外れており、下記式(1); k>1.690×n−3.046 …(1)、 で表される関係を満たす屈折率n及び消衰係数kを発現
することが確認された。
On the other hand, the SiO 2 obtained in Examples 1 and 2
The refractive index n and the extinction coefficient k of the antireflection film 103 made of the N film are out of this correlation, and are expressed by the following formula (1); k> 1.690 × n−3.046 (1) It was confirmed that a refractive index n and an extinction coefficient k satisfying the relationships shown were developed.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による反射防
止膜の形成方法及び装置によれば、成膜工程を実施して
得た第1の反射防止膜にプラズマ処理を施すことによ
り、第1の反射防止膜を酸化・改質した第2の反射防止
膜を形成するので、従来は達成できなかった任意且つ所
望の屈折率及び消衰係数を発現する反射防止膜を実現で
きる。よって、本発明のかかる反射防止膜の形成方法及
び装置により形成された反射防止膜は、所望の屈折率及
び消衰係数を発現するものとなる。
As described above, according to the method and apparatus for forming an antireflection film according to the present invention, the first antireflection film obtained by performing the film forming step is subjected to the plasma treatment to obtain the first antireflection film. Since the second antireflection film formed by oxidizing and modifying the above antireflection film is formed, it is possible to realize an antireflection film exhibiting an arbitrary and desired refractive index and extinction coefficient that could not be achieved conventionally. Therefore, the antireflection film formed by the method and apparatus for forming an antireflection film of the present invention exhibits desired refractive index and extinction coefficient.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による反射防止膜の形成装置の好適な一
実施形態を模式的に示す水平断面図である。
FIG. 1 is a horizontal sectional view schematically showing a preferred embodiment of an apparatus for forming an antireflection film according to the present invention.

【図2】図1に示す処理装置1の要部を示す断面図(一
部構成図)である。
FIG. 2 is a sectional view (partial configuration diagram) showing a main part of the processing apparatus 1 shown in FIG.

【図3】本発明による反射防止膜の形成方法に係る一実
施形態の手順を含む処理の流れを示すフロー図である。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow including a procedure of an embodiment according to a method for forming an antireflection film according to the present invention.

【図4】図4(A)〜(D)は、図3に示す手順によっ
てSiウェハW上に反射防止膜を形成している状態を示
す工程図である。
4A to 4D are process diagrams showing a state in which an antireflection film is formed on the Si wafer W by the procedure shown in FIG.

【図5】実施例1及び2並びに比較例1〜13で形成し
た反射防止膜について得られた屈折率n及び消衰係数k
の測定データを示すグラフである。
5 is a refractive index n and an extinction coefficient k obtained for the antireflection films formed in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 13. FIG.
It is a graph which shows the measurement data of.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…処理装置(反射防止膜の形成装置)、4…チャンバ
(第1のチャンバ、第2のチャンバ)、5…サセプタ、
8…クリーニング系、30…ガス供給部、31…ガス供
給源(第1のガス供給部)、32…ガス供給源(第2の
ガス供給部)、40…シャワーヘッド部、51…ヒータ
ー、60…インピーダンス整合器、70…排気系、10
1…下地層、102…反射防止膜(第1の反射防止
膜)、103…反射防止膜(第2の反射防止膜)、10
4…レジスト膜、R…高周波電源、W…Siウェハ(基
体)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing apparatus (antireflection film forming apparatus), 4 ... Chamber (1st chamber, 2nd chamber), 5 ... Susceptor,
8 ... Cleaning system, 30 ... Gas supply part, 31 ... Gas supply source (first gas supply part), 32 ... Gas supply source (second gas supply part), 40 ... Shower head part, 51 ... Heater, 60 ... impedance matcher, 70 ... exhaust system, 10
1 ... Underlayer, 102 ... Antireflection film (first antireflection film), 103 ... Antireflection film (second antireflection film), 10
4 ... Resist film, R ... High frequency power source, W ... Si wafer (base).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島山 努 千葉県成田市新泉14−3野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Fターム(参考) 2H025 AA02 AA03 DA34 2K009 AA05 BB04 CC01 CC02 CC14 CC42 DD03 DD08 DD09 DD12 DD17 4K030 AA01 AA06 BA29 BA35 CA04 CA12 DA08 LA11 5F046 PA03 PA04 PA12    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tsutomu Shimayama             14-3 Shinsen, Narita-shi, Chiba Nogedaira Industrial Park               Applied Materials Japan             Within the corporation F-term (reference) 2H025 AA02 AA03 DA34                 2K009 AA05 BB04 CC01 CC02 CC14                       CC42 DD03 DD08 DD09 DD12                       DD17                 4K030 AA01 AA06 BA29 BA35 CA04                       CA12 DA08 LA11                 5F046 PA03 PA04 PA12

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上に第1のガスを供給し、該基体上
に第1の屈折率及び第1の消衰係数を有する第1の反射
防止膜を形成する成膜工程と、 分子中に酸素原子を含む第2のガスを前記第1の反射防
止膜が形成された基体上に供給するガス供給ステップ
と、該第1の反射防止膜が形成された基体の周囲にプラ
ズマを形成させるプラズマ形成ステップとを有してお
り、前記第1の反射防止膜を、前記第1の屈折率と異な
る第2の屈折率、及び、前記第1の消衰係数と異なる第
2の消衰係数を有する第2の反射防止膜へと改質する改
質工程と、を備える反射防止膜の形成方法。
1. A film forming step of supplying a first gas onto a substrate to form a first antireflection film having a first refractive index and a first extinction coefficient on the substrate, A gas supply step of supplying a second gas containing oxygen atoms to the substrate on which the first antireflection film is formed, and forming plasma around the substrate on which the first antireflection film is formed. And a second extinction coefficient different from the first extinction coefficient of the first antireflection film, and a second extinction coefficient different from the first extinction coefficient. A method of forming an antireflection film, which comprises: a reforming step of modifying the second antireflection film having:
【請求項2】 前記プラズマ形成ステップにおいては、
前記第1の屈折率と前記第2の屈折率との差分、又は、
前記第1の消衰係数と前記第2の消衰係数との差分に基
づいて、前記プラズマの形成時間を調整する、ことを特
徴とする請求項1記載の反射防止膜の形成方法。
2. In the plasma forming step,
A difference between the first refractive index and the second refractive index, or
2. The method for forming an antireflection film according to claim 1, wherein the plasma formation time is adjusted based on the difference between the first extinction coefficient and the second extinction coefficient.
【請求項3】 基体上に第1のガスを供給し、該基体上
に、屈折率と消衰係数とが一定の相関関係を有する第1
の反射防止膜を形成する成膜工程と、 前記第1の反射防止膜が形成された基体上に、分子中に
酸素原子を含む第2のガスを供給しつつ、該基体の周囲
にプラズマを形成し、該第1の反射防止膜を、前記一定
の相関関係から外れた屈折率及び消衰係数を有する第2
の反射防止膜へと改質する改質工程と、を備える反射防
止膜の形成方法。
3. A first gas is supplied onto a substrate, and the refractive index and the extinction coefficient have a constant correlation on the substrate.
And a second gas containing oxygen atoms in the molecule is supplied to the substrate on which the first antireflection film is formed while plasma is formed around the substrate. And forming a second antireflection film having a refractive index and an extinction coefficient that deviate from the predetermined correlation.
And a modification step of modifying the antireflection film into the antireflection film.
【請求項4】 前記成膜工程においては、前記第1のガ
スとしてシラン系ガス、分子内に窒素原子を含むガス、
及び、分子内に酸素原子を含むガスを前記基体上に供給
し、前記第1の反射防止膜としてシリコン酸窒化膜を形
成し、 前記改質工程においては、前記第2のガスとして酸化窒
素系ガスを前記基体上に供給する、ことを特徴とする請
求項1〜3のいずれか一項に記載の反射防止膜の形成方
法。
4. In the film forming step, a silane-based gas as the first gas, a gas containing a nitrogen atom in the molecule,
And supplying a gas containing oxygen atoms in the molecule onto the substrate to form a silicon oxynitride film as the first antireflection film, and in the modifying step, a nitric oxide-based film as the second gas. The method for forming an antireflection film according to claim 1, wherein a gas is supplied onto the substrate.
【請求項5】 基体が収容される第1のチャンバと、該
第1のチャンバに接続されており且つ該第1のチャンバ
内に第1のガスを供給する第1のガス供給部とを有して
おり、該基体上に第1の屈折率及び第1の消衰係数を有
する第1の反射防止膜が形成される成膜部と、 前記第1の反射防止膜が形成された基体が収容される第
2のチャンバと、該第2のチャンバに接続されており且
つ該第2のチャンバ内に、分子中に酸素原子を含む第2
のガスを供給する第2のガス供給部と、該第2のチャン
バ内に設置された電極と、該電極に接続された高周波電
源とを有しており、該高周波電源から出力される高周波
電力が該電極に印加されることにより、該第2のチャン
バ内にプラズマが形成され、該第1の反射防止膜が、前
記第1の屈折率と異なる第2の屈折率、及び、前記第1
の消衰係数と異なる第2の消衰係数を有する第2の反射
防止膜へと改質される改質部と、を備える反射防止膜の
形成装置。
5. A first chamber containing a substrate, and a first gas supply unit connected to the first chamber and supplying a first gas into the first chamber. Therefore, a film forming portion in which a first antireflection film having a first refractive index and a first extinction coefficient is formed on the substrate, and a substrate in which the first antireflection film is formed are A second chamber that is housed therein; and a second chamber that is connected to the second chamber and that contains an oxygen atom in the molecule in the second chamber.
A second gas supply unit for supplying the gas, a high frequency power supply connected to the electrode and an electrode installed in the second chamber, and a high frequency power output from the high frequency power supply. Is applied to the electrode, plasma is formed in the second chamber, and the first antireflection film has a second refractive index different from the first refractive index and the first antireflection film.
Forming a second antireflection film having a second extinction coefficient different from the extinction coefficient.
【請求項6】 前記第1のガス供給部が、前記第1のガ
スとしてシラン系ガス、分子内に窒素原子を含むガス、
及び、分子内に酸素原子を含むガスを前記第1のチャン
バ内へ供給するものであり、 前記第2のガス供給部が、前記第2のガスとして酸化窒
素系ガスを前記第2のチャンバ内へ供給するものであ
る、ことを特徴とする請求項5記載の反射防止膜の形成
装置。
6. The silane-based gas as the first gas, the gas containing a nitrogen atom in the molecule,
And supplying a gas containing oxygen atoms in the molecule into the first chamber, wherein the second gas supply unit uses a nitric oxide-based gas as the second gas in the second chamber. The apparatus for forming an antireflection film according to claim 5, wherein the apparatus is for supplying the antireflection film.
【請求項7】 請求項1〜4のいずれか一項に記載の反
射防止膜の形成方法によって形成され、且つ、下記式
(1); k>1.690×n−3.046 …(1)、 k:膜厚30nmにおける消衰係数、 n:膜厚30nmにおける屈折率、 で表される関係を満たすシリコン酸窒化膜から成る、こ
とを特徴とする反射防止膜。
7. An antireflection film is formed by the method according to claim 1, and is represented by the following formula (1); k> 1.690 × n−3.046 (1) ), K: extinction coefficient at a film thickness of 30 nm, n: refractive index at a film thickness of 30 nm, comprising a silicon oxynitride film.
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