JP2007324384A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 LWRを低減させることで所望のパターンを基板上に形成可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板21上に第1被エッチング膜22及びパターニングされたフォトレジスト膜23を形成後、フォトレジスト膜23の側壁にフルオロカーボン系堆積物24を付着させる。このとき、レジスト膜凸部23bと比べてレジスト膜凸部23aに対してより厚く堆積物23が付着される。その後、付着された堆積物24を軽度にエッチングする。このとき、凹部に付着された堆積物24aと比べて凸部に付着された堆積物24aに対してエッチングが強く進行する。これによって、フォトレジスト膜の凹部が堆積物で補われるとともに、凸部に付着する堆積物を最小限にすることができるため、従来方法よりもLWRを大きく低減させることができる。
【選択図】 図2
【解決手段】 半導体基板21上に第1被エッチング膜22及びパターニングされたフォトレジスト膜23を形成後、フォトレジスト膜23の側壁にフルオロカーボン系堆積物24を付着させる。このとき、レジスト膜凸部23bと比べてレジスト膜凸部23aに対してより厚く堆積物23が付着される。その後、付着された堆積物24を軽度にエッチングする。このとき、凹部に付着された堆積物24aと比べて凸部に付着された堆積物24aに対してエッチングが強く進行する。これによって、フォトレジスト膜の凹部が堆積物で補われるとともに、凸部に付着する堆積物を最小限にすることができるため、従来方法よりもLWRを大きく低減させることができる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、フォトリソグラフィによりパターニングされたフォトレジスト膜の形状修復工程を有する半導体装置の製造方法に関するものである。
従来より、半導体装置の製造工程において、半導体基板上に配線等の各種パターン形成を行うには、被エッチング膜上にフォトリソグラフィによりパターニングされたフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジスト膜をマスクとして被エッチング膜をエッチングすることで所定のパターンを形成する方法が採られている。
ところで、上記パターニングされたフォトレジスト膜を作成するに際し、近年のパターンの微細化に伴って露光に利用する光の波長が短波長化してきており、現在では光源としてArFエキシマレーザを用いるArF露光が主流となっている。
しかしながら、このArF露光によってパターニングされたフォトレジスト膜は、現像を終えた時点でパターンの上面や側壁の表面に30nm程度のLWR(Line Width Roughness;線幅粗さ、或いはラフネスと称される。以下では「LWR」と記載する)を有している。このようなLWRは、従来はあまり問題となっていなかったが、近年の半導体素子等の急激な微細化に伴い、一層の高解像度(例えば寸法幅90nm以下の解像度)が求められており、これに付随してLWRが深刻な問題となってきている。例えばラインパターンを形成する場合、パターン側壁表面のLWRにより形成される線幅にバラツキが生じるが、その線幅のバラツキの管理幅は寸法幅の10%程度以下とすることが望まれており、パターン寸法が小さいほどLWRの影響は大きい。図6は、微細化に伴うLWRの影響を表す概念図であり、パターンサイズの大きさを変化させたときの、フォトリソグラフィ後のパターンサイズに対するLWRの比率の変化を概念的にグラフ化したものである。図6によれば、パターンサイズが小さくなるほどパターンサイズに対するLWRの比率が大きくなっており、LWRの影響が大きくなることが分かる。
尚、ここでのLWRとは、線幅検査によって線パターンの長さ方向に一定間隔で十数〜数十点において線幅の測定を行い、これらの標準偏差によって算出されるものである。又、このLWRを低減するフォトレジスト組成物は、現時点においても開発途上にある。
又、レジストパターンが微細化されることより、被エッチング膜をエッチングする際、フォトレジスト膜によるマスク部分がエッチングによって削り取られてしまわないようにフォトレジスト膜の膜厚を大きくする必要があるが、フォトレジスト膜の膜厚を大きくすると、パターンが微細化されているために高アスペクト比となり、プロセス中にパターンが崩れてしまう(パターン倒壊)という問題がある。このため、アスペクト比を低く維持しつつ、即ち、膜厚を薄くしつつも高いエッチング耐性を有するフォトレジスト膜を成膜する必要があり、フォトレジスト膜と被エッチング膜の選択比を大きくする必要があった。
このための手法として、被エッチング膜上にシリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜等(以下では「第2被エッチング膜」と称する)を形成した後、パターニングされたフォトレジスト膜を形成し、このパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして第2被エッチング膜をエッチングすることで当該第2被エッチング膜をパターニングし、更に、このパターニングされた第2被エッチング膜をマスクとして被エッチング膜をエッチングする手法、いわゆるハードマスクを活用した手法がある。ハードマスクを利用することにより、フォトレジスト膜をパターニングする際に、フォトレジスト膜下部の被エッチング膜上面で露光に用いる光が乱反射することによるレジストパターンの形状異常を防止する反射防止膜としての役割も果たすことができ、効果的である。
しかしながら、このハードマスクを利用する場合においても、現像を終えた時点で(パターニングされた時点で)フォトレジスト膜にはLWRが存在し、このLWRが存在するフォトレジスト膜をマスクとしてエッチングすることにより第2被エッチング膜にも当該LWRが転写されてしまうため、LWRが低減することはない。
このようなフォトレジスト膜が有するLWRを低減する方法として、パターニングされたフォトレジスト膜の側壁にフルオロカーボン系堆積物を形成してフォトレジスト膜の側部の欠損を修復し、この修復されたフォトレジスト膜をマスクとして第2被エッチング膜をエッチングしてパターニングを施し、更にこのパターニングされた第2被エッチング膜をマスクとして被エッチング膜をエッチングする方法が開示されている(例えば特許文献1参照)。以下に、図7を参照してこの方法(以下において「従来方法」と称する)について説明を行う。
図7は、従来方法によって半導体装置を製造する際の一工程における半導体装置の上面図、及び上面図に示されたX−X’線で切断した断面図であり、工程毎に図7(a)〜図7(e)に分けて図示されている。
図7(a)は、半導体基板101上に被エッチング膜(以下において「第1被エッチング膜」と称する)102、第2被エッチング膜103を夫々成膜した後、パターニングされたフォトレジスト膜104を形成した状態図である。上面図並びに断面図に示されるフォトレジスト膜104のエッジの凹凸によってLWRを表現している。図7(a)に示されるように、フォトレジスト膜104は、半導体基板101と平行な水平面、及び半導体基板101と直交する鉛直面の両方向においてLWRを有している。
図7(b)は、フォトレジスト膜104に対してハイドロフルオロカーボン系ガスを含む混合ガスを反応させることでフォトレジスト膜104の側壁にフルオロカーボン系堆積物105を付着させた状態図である。フルオロカーボン系堆積物105は、フォトレジスト膜104との反応生成によって付着し堆積していくため、フォトレジスト膜104との接触面積が小さい凸部と比較して、接触面積が大きい凹部に対してより厚く付着するという性質を有する。このように付着されたフルオロカーボン系堆積物105によって、フォトレジスト膜104が有していた欠損部分が補われ、LWRの値を低減することができる。
このようにLWRの値が低減された(フルオロカーボン系堆積物105が付着された)フォトレジスト膜104をマスクとして第2被エッチング膜103をエッチングする(図7(c))ことで、第2被エッチング膜103はLWRが低減された状態でパターンが転写される。その後、フルオロカーボン系堆積物105を側壁に付着したフォトレジスト膜104を除去し(図7(d))、更に、LWRが低減された第2被エッチング膜103をマスクとして第1被エッチング膜102をエッチングすることで(図7(e))、第1エッチング膜102もLWRが低減された状態でパターンが転写されるため、所望のパターンに近い形状を得ることができる。
上述した従来方法を用いて半導体装置を製造すると、フォトレジスト膜が有する30nm程度のLWRを20nm程度にまで低減することが可能である。しかしながら、微細化が進む今日では、更なるLWRの低減が必要とされる。例えば、90nm程度の寸法を持つラインパターンを形成する場合、フォトリソグラフィやエッチング時の加工バラツキ、及びパターン粗密依存やウェハ面内依存、ウェハ間依存等、LWR以外にも加工寸法バラツキの原因を含むため、最終的に所望のパターン形状を有する半導体装置を製造するためには、LWRの値を10nm程度以下とすることが望まれており、上記20nm程度のバラツキは依然として問題となる。加工寸法バラツキは、製造された半導体装置が示す諸特性のバラツキを誘因し、これに伴って半導体装置間のマッチング精度の低下を引き起こすため、この観点からもLWRの低減が求められる。更に、LWRはパターンエッジ(側部領域)の凹凸に起因するため、配線パターンのLWRが大きくなると、隣接する配線との間でショートを起こしたり、線幅の細い箇所での断線を起こす可能性がある。
このとき、LWRを更に低減すべく、仮に従来方法を用いてフォトレジスト膜側壁に付着させるフルオロカーボン系堆積物の量を多くしたとしても、当該堆積物はレジストパターンに由来するフォトレジスト膜の特定箇所に集中して付着するため、却ってLWRを増大させてしまうという問題が発生する。又、堆積物の厚みによって所望のパターンサイズが得られないという問題も起こり得る。
本発明は、上記の問題点に鑑み、LWRを低減させることで所望のパターンを基板上に形成可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1被エッチング膜を形成する第1工程と、前記第1工程終了後、前記第1被エッチング膜上にパターニングされたフォトレジスト膜を形成する第2工程と、前記第2工程終了後、前記フォトレジスト膜の側壁にフルオロカーボン系堆積物を付着させる第3工程と、前記第3工程終了後、前記フォトレジスト膜の側壁をエッチングする第4工程と、前記第4工程終了後、前記フォトレジスト膜をマスクとして前記第1被エッチング膜をエッチングする第5工程と、を有することを第1の特徴とする。
尚、前記フルオロカーボン系堆積物は、構成元素としてC及びFを含む化合物によって構成される。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第1の特徴によれば、前記第3工程によって付着されるフルオロカーボン系堆積物がパターニングされたフォトレジスト膜側壁の凹部を補うことで、フォトレジスト膜のLWRを低減させる効果を有するとともに、更に、前記第3工程でフォトレジスト膜側壁の凸部に付着されたフルオロカーボン系堆積物が前記第4工程のエッチング処理によって除去されることで、フォトレジスト膜のLWRを更に低減させる効果を有する。即ち、従来方法と比較して、より一層LWRを低減させることができる。従って、当該フォトレジスト膜をマスクとして第1被エッチング膜をマッチングすることで、LWRが大きく低減されたフォトレジスト膜のマスクパターンが転写されるため、当該第1被エッチング膜のLWRも大きく低減され、所望の形状パターンを形成することができる。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第1の特徴に加えて、前記第4工程が、少なくとも不活性ガス及び酸化性ガスを含み、全ガス流量に対する前記酸化性ガスの流量の割合が5%以上40%以下となるように流量調整された混合ガスを前記フォトレジスト膜に反応させて側壁をエッチングすることを第2の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第2の特徴によれば、酸化性ガスの流量が全体の総流量に比して少ないことによって前記第4工程で行われるエッチングにおけるエッチングレートが低下するため、過剰なエッチングを防止することができる。これによって、フルオロカーボン系堆積物の内側に存するフォトレジスト膜をエッチングすることなく、フルオロカーボン系堆積物を選択的にエッチングすることができるので、当該工程によってフォトレジスト膜のパターン形状に影響を与えることがない。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第1又は第2の特徴に加えて、前記第3工程が、少なくとも不活性ガス、ハイドロフルオロカーボン系ガス、及び酸化性ガスを含み、前記ハイドロフルオロカーボン系ガスの流量が前記酸化性ガスの流量よりも多くなるように流量調整された混合ガスを前記フォトレジスト膜に反応させて前記フルオロカーボン系堆積物を形成することを第3の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第3の特徴によれば、フォトレジスト膜側壁のハイドロフルオロカーボン系ガスの接触領域にフルオロカーボン系堆積物が反応形成される。特に、凹凸を有するフォトレジスト膜の側壁の内、ハイドロフルオロカーボン系ガスとの接触面積が小さくなる凸部と比較して、接触面積が大きくなる凹部に対してより多くのフルオロカーボン系堆積物が付着する。これによってフォトレジスト膜のLWRを低減させることができる。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第3の特徴に加えて、前記不活性ガスがArで構成され、前記ハイドロフルオロカーボン系ガスがCHF3、CH2F2、又はCHF3とCH2F2の混合ガスの何れかで構成され、前記酸化性ガスがO2、又はO2とO3の混合ガスの何れかで構成されることを第4の特徴とする。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第1〜第4の何れか一の特徴に加えて、前記第4工程が、対向する2枚の平板状電極である上部電極と下部電極の間に、前記第1被エッチング膜、前記フォトレジスト膜、及び前記フルオロカーボン系堆積物が形成された前記半導体基板が挿入されるとともに、前記上部電極及び前記下部電極の夫々に対してバイアスパワーが印加されることで行われ、前記上部電極に印加される前記バイアスパワーが前記半導体基板の単位面積あたり0.32W/cm2以上1.6W/cm2以下の範囲内であり、前記下部電極に印加される前記バイアスパワーが前記半導体基板の単位面積あたり0.16W/cm2以上0.96W/cm2以下の範囲内であることを第5の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第5の特徴によれば、上部電極及び下部電極に印加するバイアスパワーを上記範囲内に低下させていることで、前記第4工程で行われるエッチングにおけるエッチングレートが低下するため、過剰なエッチングを防止することができる。これによって、フルオロカーボン系堆積物の内側に存するフォトレジスト膜をエッチングすることなく、フルオロカーボン系堆積物を選択的にエッチングすることができるので、当該工程によってフォトレジスト膜のパターン形状に影響を与えることがない。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第1〜第5の何れか一の特徴に加えて、前記第3工程、又は前記第4工程の少なくとも一工程が、当該工程と並行して前記第1被エッチング膜の膜厚をリアルタイムに計測するとともに、当該計測された膜厚が、前記第1工程終了時における前記第1被エッチング膜の膜厚に対して所定の割合以下の値となった時点でもって、当該工程の終了タイミングとすることを第6の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第6の特徴によれば、予め定められた時間が経過することによって工程の終点とする場合と比較して、第3工程又は第4工程が行われる製造装置起因のバラツキの影響を受けることなく、安定した加工を行うことができる。
このとき、第3工程においては、当該工程中に計測された前記第1被エッチング膜の膜厚が、前記第1工程終了時における前記第1被エッチング膜の膜厚に対して例えば97%程度となった時点で工程の終点とするものとして構わない。同様に、第4工程においては、当該工程中に計測された前記第1被エッチング膜の膜厚が、前記第1工程終了時における前記第1被エッチング膜の膜厚に対して例えば95%程度となった時点で工程の終点とするものとして構わない。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第6の特徴に加えて、前記第1被エッチング膜の膜厚の計測を、エリプソメトリ法によって行うことを第7の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第7の特徴によれば、上記第3工程又は第4工程を行っている最中に、並行して第1被エッチング膜の膜厚をリアルタイムに計測することができる。尚、当該方法によって第1被エッチング膜の膜厚を測定するために必要な露出領域が形成されるように、予めレジストパターンが設計されるものとして構わない。
又、上記目的を達成するための本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1被エッチング膜を形成する第1工程と、前記第1工程終了後、前記第1被エッチング膜上に第2被エッチング膜を形成する第2工程と、前記第2工程終了後、前記第2被エッチング膜上にパターニングされたフォトレジスト膜を形成する第3工程と、前記第3工程終了後、前記フォトレジスト膜の側壁にフルオロカーボン系堆積物を付着させる第4工程と、前記第4工程終了後、前記フォトレジスト膜の側壁をエッチング処理する第5工程と、前記第5工程終了後、前記フォトレジスト膜をマスクとして前記第2被エッチング膜をエッチングする第6工程と、前記第6工程終了後、前記第2被エッチング膜をマスクとして前記第1被エッチング膜をエッチングする第7工程と、を有することを第8の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第8の特徴によれば、前記第4工程によって付着されるフルオロカーボン系堆積物がパターニングされたフォトレジスト膜側壁の凹部を補うことで、フォトレジスト膜のLWRを低減させる効果を有するとともに、更に、前記第4工程でフォトレジスト膜側壁の凸部に付着されたフルオロカーボン系堆積物が前記第5工程のエッチング処理によって除去されることで、フォトレジスト膜のLWRを更に低減させる効果を有する。即ち、従来方法と比較して、より一層LWRを低減させることができる。従って、当該フォトレジスト膜をマスクとして第2被エッチング膜をマッチングすることで、LWRが大きく低減されたフォトレジスト膜のマスクパターンが第2被エッチング膜に転写され、更にこのLWRが大きく低減された第2被エッチング膜をマスクとして第1被エッチング膜をエッチングすることで、第1被エッチング膜のLWRも大きく低減され、これによって所望の形状パターンを形成することができる。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第8の特徴に加えて、前記第5工程が、少なくとも不活性ガス及び酸化性ガスを含み、全ガス流量に対する前記酸化性ガスの流量の割合が5%以上40%以下となるように流量調整された混合ガスを前記フォトレジスト膜に反応させて側壁をエッチングすることを第9の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第9の特徴によれば、酸化性ガスの流量が全体の総流量に比して少ないことによって前記第5工程で行われるエッチングにおけるエッチングレートが低下するため、過剰なエッチングを防止することができる。これによって、フルオロカーボン系堆積物の内側に存するフォトレジスト膜をエッチングすることなく、フルオロカーボン系堆積物を選択的にエッチングすることができるので、当該工程によってフォトレジスト膜のパターン形状に影響を与えることがない。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第8又は第9の特徴に加えて、前記第4工程が、少なくとも不活性ガス、ハイドロフルオロカーボン系ガス、及び酸化性ガスを含み、前記ハイドロフルオロカーボン系ガスの流量が前記酸化性ガスの流量よりも多くなるように流量調整された混合ガスを前記フォトレジスト膜に反応させて前記フルオロカーボン系堆積物を形成することを第10の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第10の特徴によれば、フォトレジスト膜側壁のハイドロフルオロカーボン系ガスの接触領域にフルオロカーボン系堆積物が反応形成される。特に、凹凸を有するフォトレジスト膜の側壁の内、ハイドロフルオロカーボン系ガスとの接触面積が小さくなる凸部と比較して接触面積が大きくなる凹部に対してより多くのフルオロカーボン系堆積物が付着する。これによってフォトレジスト膜のLWRを低減させることができる。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第10の特徴に加えて、前記不活性ガスがArで構成され、前記ハイドロフルオロカーボン系ガスがCHF3、CH2F2、又はCHF3とCH2F2の混合ガスの何れかで構成され、前記酸化性ガスがO2、又はO2とO3の混合ガスの何れかで構成されることを第11の特徴とする。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第8〜第11の何れか一の特徴に加えて、前記第5工程が、対向する2枚の平板状電極である上部電極と下部電極の間に、前記第1被エッチング膜、前記第2被エッチング膜、前記フォトレジスト膜、及び前記フルオロカーボン系堆積物が形成された前記半導体基板が挿入されるとともに、前記上部電極及び前記下部電極の夫々に対してバイアスパワーが印加されることで行われ、前記上部電極に印加される前記バイアスパワーが前記半導体基板の単位面積あたり0.32W/cm2以上1.6W/cm2以下の範囲内であり、前記下部電極に印加される前記バイアスパワーが前記半導体基板の単位面積あたり0.16W/cm2以上0.96W/cm2以下の範囲内であることを第12の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第12の特徴によれば、上部電極及び下部電極に印加するバイアスパワーを上記範囲内に低下させていることで、前記第5工程で行われるエッチングにおけるエッチングレートが低下するため、過剰なエッチングを防止することができる。これによって、フルオロカーボン系堆積物の内側に存するフォトレジスト膜をエッチングすることなく、フルオロカーボン系堆積物を選択的にエッチングすることができるので、当該工程によってフォトレジスト膜のパターン形状に影響を与えることがない。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第8〜第12の何れか一の特徴に加えて、前記第4工程、又は前記第5工程の少なくとも一工程が、当該工程と並行して前記第2被エッチング膜の膜厚をリアルタイムに計測するとともに、当該計測された膜厚が、前記第2工程終了時における前記第2被エッチング膜の膜厚に対して所定の割合以下の値となった時点でもって、当該工程の終了タイミングとすることを第13の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第13の特徴によれば、予め定められた時間が経過することによって工程の終点とする場合と比較して、第4工程又は第5工程が行われる製造装置起因のバラツキの影響を受けることなく、安定した加工を行うことができる。
このとき、第4工程においては、当該工程中に計測された前記第2被エッチング膜の膜厚が、前記第2工程終了時における前記第2被エッチング膜の膜厚に対して例えば97%程度となった時点で工程の終点とするものとして構わない。同様に、第5工程においては、当該工程中に計測された前記第2被エッチング膜の膜厚が、前記第2工程終了時における前記第2被エッチング膜の膜厚に対して例えば95%程度となった時点で工程の終点とするものとして構わない。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第13の特徴に加えて、前記第2被エッチング膜の膜厚の計測を、エリプソメトリ法によって行うことを第14の特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第14の特徴によれば、上記第4工程又は第5工程を行っている最中に、並行して第2被エッチング膜の膜厚をリアルタイムに計測することができる。尚、当該方法によって第2被エッチング膜の膜厚を測定するために必要な露出領域が形成されるように、予めレジストパターンが設計されるものとして構わない。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第8〜第14の何れか一の特徴に加えて、前記第2被エッチング膜が、絶縁膜、底部反射防止膜、又はこれらの複合膜で構成されることを第15の特徴とする。
特に第2被エッチング膜として、底部反射防止膜を採用することにより、フォトレジスト膜をパターニングする際にフォトレジスト膜下部の第2被エッチング膜上面で露光に用いる光が乱反射することによるレジストパターンの形状異常を防止する作用を有することができる。
又、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記第1〜第15の何れか一の特徴に加えて、前記第1被エッチング膜が、導電体膜、絶縁膜、又は高誘電体膜で構成されることを第16の特徴とする。
本発明の構成によれば、フォトレジスト膜側壁に付着されるフルオロカーボン系堆積物がパターニングされたフォトレジスト膜側壁の凹部を補うことで、フォトレジスト膜のLWRを低減させる効果を有するとともに、更に、フォトレジスト膜側壁の凸部に付着されたフルオロカーボン系堆積物がエッチング処理によって除去されることで、フォトレジスト膜のLWRを更に低減させる効果を有する。従って、このようにLWRが大きく低減されたフォトレジスト膜のマスクパターンを被エッチング膜に転写することで、当該被エッチング膜のLWRも大きく低減され、所望の形状パターンを形成することができる。
又、フォトレジスト膜が有する凹凸の位置によっては、フォトリソグラフィによってパターニングされた直後のフォトレジスト膜が有する初期のパターン位置が設計時パターン位置と大きくずれることがあるが、本発明方法によれば、フォトレジスト膜凹部にフルオロカーボン系堆積物を付着させる工程と、フォトレジスト膜凸部に付着されたフルオロカーボン系堆積物を除去する工程とを有することで、初期のパターン位置を設計時パターン位置に近づける効果を有する。これによって隣接パターンとのショートが起こりにくくなるとともに、別レイヤーとの重ねあわせ工程で必要なアライメントマージンを確保することができる。
即ち、本発明方法によって、特性バラツキが少なく高信頼性を有する安定した半導体装置を製造することができ、又、製造歩留まりを向上させることができる。
以下において、本発明に係る半導体装置の製造方法(以下、適宜「本発明方法」と呼称する)の実施形態について図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、本発明方法を用いて半導体装置を製造するための製造装置としての好適な一例である平行平板型プラズマ処理装置についての説明を行う。次に図2〜図5を参照して、当該製造装置を用いて本発明方法によって半導体装置を製造する際の各工程における基板構造の詳細について説明を行う。
<装置概要>
図1は、本発明方法を実現する好適な一例である平行平板型プラズマ処理装置(以下、「プラズマ装置」と略称する)の概略構成図である。図1に示されるプラズマ装置1は、エッチング処理を行う閉鎖空間を形成する金属製のエッチングチャンバー(以下、適宜「チャンバー」と略称する)10を備えている。このチャンバー10は、エッチングガスを導入するためのガス導入路12、及びエッチングによって生じた排ガスを排出するためのガス排出路13を備える。
図1は、本発明方法を実現する好適な一例である平行平板型プラズマ処理装置(以下、「プラズマ装置」と略称する)の概略構成図である。図1に示されるプラズマ装置1は、エッチング処理を行う閉鎖空間を形成する金属製のエッチングチャンバー(以下、適宜「チャンバー」と略称する)10を備えている。このチャンバー10は、エッチングガスを導入するためのガス導入路12、及びエッチングによって生じた排ガスを排出するためのガス排出路13を備える。
又、チャンバー10内には、高周波電源2よりキャパシタ3を介して高周波電圧が印加される上部電極4、及び高周波電源7よりキャパシタ6を介して高周波電圧が印加される下部電極5が備えられる。下部電極5には、非処理物である半導体基板(ウェハ)11を載置するための導電体で構成されたステージ9が接触されており、当該ステージ9上に載置された半導体基板11に対して高周波電源7より高周波電圧の印加が可能である。尚、下部電極5とチャンバー10の側壁とが電気的に接続されないように絶縁物で構成されたステージ8が内部に介装されている。
又、プラズマ装置1は、光源14及び光検出器15からなるエリプソメータを備えており、光源14からレーザを半導体基板11に照射させると、光検出器15が当該基板11の表面で反射する反射光を検出するとともに、反射光の円偏光状態の変化を観測することで基板11上の膜厚を測定することができる構成である。このように光の偏光原理を利用して基板上に形成される膜厚を測定する方法をエリプソメトリ法と呼ぶ。本発明方法で用いられるプラズマ装置1は、このエリプソメトリ法によって基板11上に形成される膜厚をリアルタイムに測定可能に構成されている。
<第1の実施形態>
上記のように構成されるプラズマ装置1を用いて半導体装置を製造する第1の実施形態(以下、適宜「本実施形態」と呼称する)について、図2及び図3を参照して説明を行う。図2は、本実施形態において、半導体装置を製造する際の各工程における被処理物11(半導体基板)の上面図、及び上面図に示されたX−X’線で切断した断面図であり、工程毎に図2(a)〜図2(e)に分けて図示している。又、図3は製造工程をフローチャートにしたものであり、以下の文中の各ステップは図3に示されるフローチャートの各ステップを表すものとする。
上記のように構成されるプラズマ装置1を用いて半導体装置を製造する第1の実施形態(以下、適宜「本実施形態」と呼称する)について、図2及び図3を参照して説明を行う。図2は、本実施形態において、半導体装置を製造する際の各工程における被処理物11(半導体基板)の上面図、及び上面図に示されたX−X’線で切断した断面図であり、工程毎に図2(a)〜図2(e)に分けて図示している。又、図3は製造工程をフローチャートにしたものであり、以下の文中の各ステップは図3に示されるフローチャートの各ステップを表すものとする。
尚、図2に示される各概略構造図は、あくまで模式的に図示されたものであり、実際の構造の寸法の縮尺と図面の縮尺とは必ずしも一致するものではない。
まず、図2(a)に示すように、半導体基板21上にAlで構成された被エッチング膜(以下において「第1被エッチング膜」と称する)22を成膜した後、パターニングされたフォトレジスト膜(以下において、適宜「レジスト膜」と略称する)23を形成する(ステップ#1)。レジスト膜23にはパターニングの際にLWRが生じるため、図面上では、レジスト膜23のエッジの凹凸(レジスト膜凹部23a、レジスト膜凸部23b)によって当該LWRを表現している(以下の図面においても同様である)。
図2(a)に示されるように、レジスト膜23は、半導体基板21と平行な水平面、及び半導体基板21と直交する鉛直面の両方向においてLWRを有している。尚、本実施形態では第1被エッチング膜22がAlで構成されているものとして説明するが、他の導電体膜や用途の異なる絶縁膜、高誘電体膜等の何れの膜を用いても良い。
次に、レーザエリプソメトリの光源14及び光検出器15(以下において、光源14と光検出器15を総称して「エリプソメータ」と称する)によって第1被エッチング膜22の膜厚を測定する(以下において、この時点で測定された第1被エッチング膜の膜厚を「初期第1被エッチング膜厚」と称する)。尚、この膜厚測定は、レジスト膜23形成後でなくても、第1被エッチング膜22を成膜後、レジスト膜23の形成前に行っても良い。
次に、Arを300sccm(standard cc/min;標準気圧(1atm)且つ標準温度(主として0℃)の下で1分間に送入するガス流量)、CHF3を40sccm、CH2F2を20sccm、O2を12sccmとして構成される混合ガスをガス導入路12よりチャンバー10内に送入するとともに、高周波電源2及び高周波電源7の出力を調整して上部電極4に1700Wの電力を6秒程度印加し、下部電極5に1200Wの電力を6秒程度印加する。これによって、図2(b)に示すようにレジスト膜23の側壁に構成元素としてFとCを含む化合物で構成されるフルオロカーボン系堆積物(以下において、適宜「堆積物」と略称する)24が付着する(ステップ#2)。この堆積物24の付着過程は、レジスト膜23とCHF3及びCH2F2を含むハイドロフルオロカーボン系ガスとの反応生成によって起こる現象であるため、レジスト膜23の側壁の内、ハイドロフルオロカーボン系ガスとの接触面積が小さくなる凸部24bと比較して接触面積が大きくなる凹部24aに対してより多くの堆積物24が付着することとなる。これによって、レジスト膜23側壁の凹部(即ち欠損部)23aが堆積物24によって補われ、レジスト膜23のLWRを10nm程度低減させることができる。
尚、上記数値は一例であり、CHF3やCH2F2等に代表される構成元素としてFとCとHを含む化合物で構成されるハイドロフルオロカーボン系ガスの総流量を、酸化性ガス(O2、又はO2とO3の混合ガス。以下同様とする)の総流量より多く構成する混合ガスであれば、上記構成比率に限定されるものではない。
又、上述では上部電極4及び下部電極5に電力(以下において、適宜「バイアスパワー」と称する)を印加する時間を6秒程度としたが、エリプソメータによって当該処理と並行してリアルタイムに第1被エッチング膜22の膜厚を測定するとともに、当該計測された膜厚が、初期第1被エッチング膜厚に対して所定の割合(例えば97%)となった時点で、バイアスパワーの印加を停止するものとしても良い。混合ガスの送入によってArのスパッタリング作用とFのエッチング作用が第1被エッチング膜22の上面に施されて、第1被エッチング膜22の膜厚が堆積物24の付着工程に伴って減少するため、当該膜厚の減少量によって堆積物24の付着工程処理時間(即ち、上部電極4及び下部電極5に対するバイアスパワーの印加時間)を制御することが可能である。このようにして工程の終点検出を行うことで、チャンバー10の状態や上部電極4或いは下部電極5に印加されるバイアスパワーのバラツキ等の製造装置起因の影響を受けることなく、安定した加工を行うことができる。
尚、エリプソメータによって第1被エッチング膜22の膜厚を測定するためには、第1被エッチング膜22の露出領域を少なくとも1箇所設ける必要があり、かかる露出領域が発生するように予めレジストパターンを設計する必要がある。この露出領域の大きさはエリプソメータの測定位置性能やサンプリング性能に依存するが、例えば5nm×5nm程度の領域が必要となる。
次に、Arを100sccm、O2を10sccmとして構成される混合ガスをガス導入路12よりチャンバー10内に送入するとともに、高周波電源2及び高周波電源7の出力を調整して上部電極4に100W〜500W程度のバイアスパワーを4秒程度印加し、下部電極5に50W〜300W程度のバイアスパワーを4秒程度印加する。これによって、図2(c)に示すように、レジスト膜23側壁に付着した堆積物24が軽度にエッチングされる(ステップ#3)。
堆積物24は、酸化性ガスによってエッチング可能な物質であるが、高パワーの下で多流量の酸化性ガスによってエッチングを行うと、堆積物24だけでなく、その内側に存するレジスト膜23(レジストパターン)までもがエッチングされ、パターン形状が変更されてしまうという問題がある。又、当該工程(ステップ#3)は、ステップ#2で得られたLWRの値を更に低減させるべく、レジスト膜23側壁の凹部に付着されたフルオロカーボン系堆積物(以下において「凹部付着堆積物」と略称する)24aをエッチングを抑制しつつ、レジスト膜23側壁の凸部に付着されたフルオロカーボン系堆積物(以下において「凸部付着堆積物」と略称する)24bのみをエッチングすることが好ましい。
このため、本工程(ステップ#3)では、酸化性ガスの流量を少なくするとともに電極に印加するバイアスパワーを低くすることによってエッチングレートを低下させて、過剰なエッチングの防止を図っている。又、エッチング成分が等方性成分を含むため、突出形状である凸部付着堆積物24bは上下左右前の各方向からエッチングが進行し、レジスト膜23で一部周囲が覆われている凹部付着堆積物24aと比較して見かけ上エッチングレートが高くなる。これによって、凹部付着堆積物24aのエッチングを極力抑制しつつも凸部付着堆積物24bをエッチングすることが可能である。
尚、本工程(ステップ#3)においては、酸化性ガスとしてO2ガスを10sccmの流量でチャンバー10内に流入するものとしたが、使用するガスに応じて総流量に対して5%〜40%程度の範囲内とすれば良い。又、上述したバイアスパワーの大きさは、基板の大きさが直径200mmの円形基板を想定した場合の例であり、基板の大きさに応じて、上部電極4に対しては単位面積当たり0.32W/cm2〜1.6W/cm2程度のバイアスパワーを印加し、下部電極5に対しては単位面積当たり0.16W/cm2〜0.96W/cm2程度のバイアスパワーを印加するものとすれば良い。
このように本工程によって、凹部付着堆積物24aのエッチングを抑制しつつも凸部付着堆積物24bのエッチングを進行させることで、側壁に堆積物24が付着されたレジスト膜23が有するLWRの値を更に10nm程度減少させることが可能となる。
尚、上記においては、本工程におけるバイアス印加時間を4秒程度としたが、本工程で流入されるArのスパッタリング作用によって第1被エッチング膜22の膜厚が減少するため、ステップ#2と同様に、第1被エッチング膜22の膜厚の減少量が所定程度に達した時点で当該印加を停止するものとしても良い。即ち、エリプソメータによって当該処理と並行してリアルタイムに第1被エッチング膜22の膜厚を測定するとともに、当該計測された膜厚が、初期第1被エッチング膜厚に対して所定の割合(例えば95%)となった時点で、バイアス印加を停止するものとしても良い。このようにして工程の終点検出を行うことで、チャンバー10の状態や上部電極4或いは下部電極5に印加されるバイアスパワーのバラツキ等の製造装置起因の影響を受けることなく、安定した加工を行うことができる。
ステップ#3によって堆積物24が軽度にエッチングされた後、図2(d)に示すように、堆積物24を側壁に有するレジスト膜23をマスクとして第1被エッチング膜22をエッチングする(ステップ#4)。当該ステップ#4で用いられるマスクとなるレジスト膜23は、ステップ#2及びステップ#3によってLWRが20nm程度低減されているため、当該工程が施されることで、第1被エッチング膜22の形状は所望のパターンに近い形状を実現できる。
ステップ#4の後、図2(e)に示すように、第1被エッチング膜22の上部に成膜されているレジスト膜23及び堆積物24をアッシングによって除去を行う(ステップ#5)。
このようにステップ#1〜ステップ#5の各工程を有することによって、第1被エッチング膜22のLWRが大きく低減され、バラツキの少ない安定したパターンを実現できる。
又、図2(a)に示される一点鎖線X−X’上に位置するパターンは、同一線上に凸部23a及び凸部23bを有することによって、設計上のパターン位置と比較して上面から見て左方向に大きくずれているが、本発明方法によることで、凹部23aが堆積物24aによって補われるとともに、凸部23bには堆積物24bがあまり付着しない上に凹部領域よりもエッチング処理が進行することで、図2(e)に示すパターン位置まで戻すことができ、当初の設計上のパターン位置に近づけることができる。
尚、上記工程で利用したガスの種類は一例であって、これらに限られるものではない。例えば、不活性ガスとして利用したArの代用としてXeやN2等を利用しても構わないし、ハイドロフルオロカーボン系ガスとして他にCH3F等を利用しても構わないし、酸化性ガスとしてO3ガスを利用しても構わない。以下の第2の実施形態においても同様とする。
<第2の実施形態>
次に、上述したプラズマ装置1を用いて半導体装置を製造する第2の実施形態(以下、適宜「本実施形態」と呼称する)について、図4及び図5を参照して説明を行う。図4は、本実施形態において、半導体装置を製造する際の各工程における被処理物11(半導体基板)の上面図、及び上面図に示されたX−X’線で切断した断面図であり、工程毎に図4(a)〜図4(e)に分けて図示している。又、図5は製造工程をフローチャートにしたものであり、以下の文中の各ステップは図5に示されるフローチャートの各ステップを表すものとする。
次に、上述したプラズマ装置1を用いて半導体装置を製造する第2の実施形態(以下、適宜「本実施形態」と呼称する)について、図4及び図5を参照して説明を行う。図4は、本実施形態において、半導体装置を製造する際の各工程における被処理物11(半導体基板)の上面図、及び上面図に示されたX−X’線で切断した断面図であり、工程毎に図4(a)〜図4(e)に分けて図示している。又、図5は製造工程をフローチャートにしたものであり、以下の文中の各ステップは図5に示されるフローチャートの各ステップを表すものとする。
本実施形態は、第1の実施形態で説明した方法に加えて、更にハードマスク法を用いる点が第1の実施形態と異なる点である。即ち、本実施形態で説明する方法においても、第1の実施形態におけるフルオロカーボン系堆積物付着工程(ステップ#2に相当)、及び当該フルオロカーボン系堆積物の軽度エッチング工程(ステップ#3に相当)を有する。以下では、第1の実施形態で説明した工程と同一の工程については、その説明を簡略化するものとする。
尚、図4に示される各概略構造図は、あくまで模式的に図示されたものであり、実際の構造の寸法の縮尺と図面の縮尺とは必ずしも一致するものではない。
まず、図4(a)に示すように、半導体基板31上にAlで構成された被エッチング膜(以下において「第1被エッチング膜」と称する)32を成膜した後、シリコン酸化膜で構成された第2被エッチング膜33を成膜し、その後パターニングされたフォトレジスト膜(以下において、適宜「レジスト膜」と略称する)34を形成する(ステップ#11)。第1の実施形態と同様、レジスト膜34にはパターニングの際に半導体基板31と平行な水平面、及び半導体基板31と直交する鉛直面の両方向においてLWRが生じる。図面上では、レジスト膜34のエッジの凹凸(レジスト膜凹部34a、レジスト膜凸部34b)によって当該LWRを表現している(以下の図面においても同様である)。
尚、本実施形態においても第1被エッチング膜32がAlで構成されているものとして説明するが、他の導電体膜や用途の異なる絶縁膜、高誘電体膜等の何れの膜を用いても良い。又、第2被エッチング膜33は、シリコン酸化膜で構成されているものとして説明するが、他の絶縁膜や無機或いは有機の底部反射防止膜等で構成されているものしても良く、又はこれらの複合膜であっても良い。更に、第2被エッチング膜33が底部反射防止膜で構成されない場合には、当該膜33上にSiON層等の無機の底部反射防止膜を形成するものとしても良い。底部反射防止膜を形成することにより、レジスト膜34をパターニングする際に、レジスト膜34の下部に位置する被エッチング膜上面で露光に用いる光が乱反射することによるレジストパターンの形状異常を防止する作用を有する。
次に、エリプソメータによって第2被エッチング膜33の膜厚を測定する(以下において、この時点で測定された第2被エッチング膜の膜厚を「初期第2被エッチング膜厚」と称する)。尚、この膜厚測定は、レジスト膜34の形成後でなくても、第2被エッチング膜33を成膜後、レジスト膜34の形成前に行っても良い。
次に、第1の実施形態におけるステップ#2と同様の処理を施すことで、図4(b)に示すようにレジスト膜34の側壁に構成元素としてFとCを含む化合物で構成されるフルオロカーボン系堆積物(以下において、適宜「堆積物」と略称する)35を付着させる(ステップ#12)。尚、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、当該ステップと並行して第2被エッチング膜33の膜厚をエリプソメータによって測定するとともに、第2被エッチング膜33の膜厚の測定値が初期第2被エッチング膜厚に対して所定の割合(例えば97%)となった時点で、当該工程を終了するものとして良い。本工程によって、レジスト膜34側壁の凹部(即ち欠損部)34aが堆積物35によって補われ、レジスト膜34のLWRを10nm程度低減させることができる。
次に、第1の実施形態におけるステップ#3と同様の処理を施すことで、図4(c)に示すようにレジスト膜34側壁に付着した堆積物35を軽度にエッチングする(ステップ#13)。本工程によって、レジスト膜34の側壁の凹部に付着されたフルオロカーボン系堆積物(以下において「凹部付着堆積物」と略称する)35aのエッチングを抑制しつつ、レジスト膜34の側壁の凸部に付着されたフルオロカーボン系堆積物(以下において「凸部付着堆積物」と略称する)35bのエッチングを進行させることができるため、側壁に堆積物35が付着されたレジスト膜34が有するLWRの値を更に10nm程度減少させることが可能となる。尚、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、当該ステップと並行して第2被エッチング膜33の膜厚をエリプソメータによって測定するとともに、第2被エッチング膜33の膜厚の測定値が初期第2被エッチング膜厚に対して所定の割合(例えば95%)となった時点で、当該工程を終了するものとして良い。
次に、第1の実施形態におけるステップ#4と同様の処理を施すことで、図4(d)に示すように、堆積物35を側壁に有するレジスト膜34をマスクとして第2被エッチング膜33をエッチングする(ステップ#14)。当該ステップで用いられるマスクとなるレジスト膜34は、ステップ#12及びステップ#13によってLWRが20nm程度低減されているため、当該工程が施されることで、第2被エッチング膜33の形状は所望のパターンに近い形状を実現できる。
次に、第1の実施形態におけるステップ#5と同様の処理を施すことで、図4(e)に示すように、第2被エッチング膜33の上部に成膜されているレジスト膜34及び堆積物35を除去する(ステップ#15)。これによって、パターニングされた第2被エッチング膜33のみが第1被エッチング膜32上に形成された構成となる。
ステップ#15終了後、図4(f)に示すようにパターニングされた第2被エッチング膜33をマスクとして第1被エッチング膜32をエッチングする(ステップ#16)。この後、第2被エッチング膜33をアッシングによって除去することで、LWRが低減された所望のパターン形状を有する第1被エッチング膜32を形成することができる。
1: 平行平板型プラズマ処理装置
2: 高周波電源
3: キャパシタ
4: 上部電極
5: 下部電極
6: キャパシタ
7: 高周波電源
8: ステージ(絶縁物)
9: ステージ(導電体)
10: エッチングチャンバー
11: 被処理物(半導体基板,ウェハ)
12: ガス導入路
13: ガス排出路
14: エリプソメータの光源
15: エリプソメータの光検出器
21: 半導体基板
22: 第1被エッチング膜
23: フォトレジスト膜
23a: フォトレジスト膜凹部
23b: フォトレジスト膜凸部
24: フルオロカーボン系堆積物
24a: フォトレジスト膜凹部付着フルオロカーボン系堆積物
24b: フォトレジスト膜凸部付着フルオロカーボン系堆積物
31: 半導体基板
32: 第1被エッチング膜
33: 第2被エッチング膜
34: フォトレジスト膜
34a: フォトレジスト膜凹部
34b: フォトレジスト膜凸部
35: フルオロカーボン系堆積物
35a: フォトレジスト膜凹部付着フルオロカーボン系堆積物
35b: フォトレジスト膜凸部付着フルオロカーボン系堆積物
101: 半導体基板
102: 第1被エッチング膜
103: 第2被エッチング膜
104: フォトレジスト膜
105: フルオロカーボン系堆積物
2: 高周波電源
3: キャパシタ
4: 上部電極
5: 下部電極
6: キャパシタ
7: 高周波電源
8: ステージ(絶縁物)
9: ステージ(導電体)
10: エッチングチャンバー
11: 被処理物(半導体基板,ウェハ)
12: ガス導入路
13: ガス排出路
14: エリプソメータの光源
15: エリプソメータの光検出器
21: 半導体基板
22: 第1被エッチング膜
23: フォトレジスト膜
23a: フォトレジスト膜凹部
23b: フォトレジスト膜凸部
24: フルオロカーボン系堆積物
24a: フォトレジスト膜凹部付着フルオロカーボン系堆積物
24b: フォトレジスト膜凸部付着フルオロカーボン系堆積物
31: 半導体基板
32: 第1被エッチング膜
33: 第2被エッチング膜
34: フォトレジスト膜
34a: フォトレジスト膜凹部
34b: フォトレジスト膜凸部
35: フルオロカーボン系堆積物
35a: フォトレジスト膜凹部付着フルオロカーボン系堆積物
35b: フォトレジスト膜凸部付着フルオロカーボン系堆積物
101: 半導体基板
102: 第1被エッチング膜
103: 第2被エッチング膜
104: フォトレジスト膜
105: フルオロカーボン系堆積物
Claims (16)
- 半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に第1被エッチング膜を形成する第1工程と、
前記第1工程終了後、前記第1被エッチング膜上にパターニングされたフォトレジスト膜を形成する第2工程と、
前記第2工程終了後、前記フォトレジスト膜の側壁にフルオロカーボン系堆積物を付着させる第3工程と、
前記第3工程終了後、前記フォトレジスト膜の側壁をエッチングする第4工程と、
前記第4工程終了後、前記フォトレジスト膜をマスクとして前記第1被エッチング膜をエッチングする第5工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第4工程が、
少なくとも不活性ガス及び酸化性ガスを含み、全ガス流量に対する前記酸化性ガスの流量の割合が5%以上40%以下となるように流量調整された混合ガスを前記フォトレジスト膜に反応させて側壁をエッチングすることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第3工程が、
少なくとも不活性ガス、ハイドロフルオロカーボン系ガス、及び酸化性ガスを含み、前記ハイドロフルオロカーボン系ガスの流量が前記酸化性ガスの流量よりも多くなるように流量調整された混合ガスを前記フォトレジスト膜に反応させて前記フルオロカーボン系堆積物を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記不活性ガスがArで構成され、
前記ハイドロフルオロカーボン系ガスがCHF3、CH2F2、又はCHF3とCH2F2の混合ガスの何れかで構成され、
前記酸化性ガスがO2、又はO2とO3の混合ガスの何れかで構成されることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第4工程が、
対向する2枚の平板状電極である上部電極と下部電極の間に、前記第1被エッチング膜、前記フォトレジスト膜、及び前記フルオロカーボン系堆積物が形成された前記半導体基板が挿入されるとともに、前記上部電極及び前記下部電極の夫々に対してバイアスパワーが印加されることで行われ、
前記上部電極に印加される前記バイアスパワーが前記半導体基板の単位面積あたり0.32W/cm2以上1.6W/cm2以下の範囲内であり、
前記下部電極に印加される前記バイアスパワーが前記半導体基板の単位面積あたり0.16W/cm2以上0.96W/cm2以下の範囲内であることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第3工程、又は前記第4工程の少なくとも一工程が、
当該工程と並行して前記第1被エッチング膜の膜厚をリアルタイムに計測するとともに、当該計測された膜厚が、前記第1工程終了時における前記第1被エッチング膜の膜厚に対して所定の割合以下の値となった時点でもって、当該工程の終了タイミングとすることを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1被エッチング膜の膜厚の計測を、エリプソメトリ法によって行うことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に第1被エッチング膜を形成する第1工程と、
前記第1工程終了後、前記第1被エッチング膜上に第2被エッチング膜を形成する第2工程と、
前記第2工程終了後、前記第2被エッチング膜上にパターニングされたフォトレジスト膜を形成する第3工程と、
前記第3工程終了後、前記フォトレジスト膜の側壁にフルオロカーボン系堆積物を付着させる第4工程と、
前記第4工程終了後、前記フォトレジスト膜の側壁をエッチング処理する第5工程と、
前記第5工程終了後、前記フォトレジスト膜をマスクとして前記第2被エッチング膜をエッチングする第6工程と、
前記第6工程終了後、前記第2被エッチング膜をマスクとして前記第1被エッチング膜をエッチングする第7工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第5工程が、
少なくとも不活性ガス及び酸化性ガスを含み、全ガス流量に対する前記酸化性ガスの流量の割合が5%以上40%以下となるように流量調整された混合ガスを前記フォトレジスト膜に反応させて側壁をエッチングすることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第4工程が、
少なくとも不活性ガス、ハイドロフルオロカーボン系ガス、及び酸化性ガスを含み、前記ハイドロフルオロカーボン系ガスの流量が前記酸化性ガスの流量よりも多くなるように流量調整された混合ガスを前記フォトレジスト膜に反応させて前記フルオロカーボン系堆積物を形成することを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記不活性ガスがArで構成され、
前記ハイドロフルオロカーボン系ガスがCHF3、CH2F2、又はCHF3とCH2F2の混合ガスの何れかで構成され、
前記酸化性ガスがO2、又はO2とO3の混合ガスの何れかで構成されることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第5工程が、
対向する2枚の平板状電極である上部電極と下部電極の間に、前記第1被エッチング膜、前記第2被エッチング膜、前記フォトレジスト膜、及び前記フルオロカーボン系堆積物が形成された前記半導体基板が挿入されるとともに、前記上部電極及び前記下部電極の夫々に対してバイアスパワーが印加されることで行われ、
前記上部電極に印加される前記バイアスパワーが前記半導体基板の単位面積あたり0.32W/cm2以上1.6W/cm2以下の範囲内であり、
前記下部電極に印加される前記バイアスパワーが前記半導体基板の単位面積あたり0.16W/cm2以上0.96W/cm2以下の範囲内であることを特徴とする請求項8〜請求項11の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第4工程、又は前記第5工程の少なくとも一工程が、
当該工程と並行して前記第2被エッチング膜の膜厚をリアルタイムに計測するとともに、当該計測された膜厚が、前記第2工程終了時における前記第2被エッチング膜の膜厚に対して所定の割合以下の値となった時点でもって、当該工程の終了タイミングとすることを特徴とする請求項8〜請求項12の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2被エッチング膜の膜厚の計測を、エリプソメトリ法によって行うことを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2被エッチング膜が、絶縁膜、底部反射防止膜、又はこれらの複合膜で構成されることを特徴とする請求項8〜請求項14の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1被エッチング膜が、導電体膜、絶縁膜、又は高誘電体膜で構成されることを特徴とする請求項1〜請求項15の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009079284A1 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Tokyo Electron Limited | Method and system for reducing line edge roughness during pattern etching |
JP2010003757A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 半導体装置の製造方法 |
WO2013036806A3 (en) * | 2011-09-08 | 2013-05-02 | Synopsys, Inc. | Methods for manufacturing integrated circuit devices having features with reduced edge curvature |
JP2014209593A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-11-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 薄膜の加工方法、半導体装置の作製方法 |
US9064808B2 (en) | 2011-07-25 | 2015-06-23 | Synopsys, Inc. | Integrated circuit devices having features with reduced edge curvature and methods for manufacturing the same |
CN109524295A (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-26 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体器件及其形成方法、存储器 |
US11139402B2 (en) | 2018-05-14 | 2021-10-05 | Synopsys, Inc. | Crystal orientation engineering to achieve consistent nanowire shapes |
US11264458B2 (en) | 2019-05-20 | 2022-03-01 | Synopsys, Inc. | Crystal orientation engineering to achieve consistent nanowire shapes |
WO2024024925A1 (ja) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法及び基板処理システム |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02298027A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-10 | Seiko Epson Corp | 化合物半導体のエッチング方法 |
JPH07263409A (ja) * | 1994-03-17 | 1995-10-13 | Hitachi Ltd | ドライエッチング方法 |
JP2001516940A (ja) * | 1997-09-17 | 2001-10-02 | 東京エレクトロン株式会社 | Rfプラズマシステムにおけるアーキングを検出しかつ防止するための装置および方法 |
WO2006030581A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Renesas Technology Corp. | 半導体装置の製造方法 |
-
2006
- 2006-06-01 JP JP2006153270A patent/JP2007324384A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02298027A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-10 | Seiko Epson Corp | 化合物半導体のエッチング方法 |
JPH07263409A (ja) * | 1994-03-17 | 1995-10-13 | Hitachi Ltd | ドライエッチング方法 |
JP2001516940A (ja) * | 1997-09-17 | 2001-10-02 | 東京エレクトロン株式会社 | Rfプラズマシステムにおけるアーキングを検出しかつ防止するための装置および方法 |
WO2006030581A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Renesas Technology Corp. | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7846645B2 (en) | 2007-12-14 | 2010-12-07 | Tokyo Electron Limited | Method and system for reducing line edge roughness during pattern etching |
WO2009079284A1 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Tokyo Electron Limited | Method and system for reducing line edge roughness during pattern etching |
JP2010003757A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US9064808B2 (en) | 2011-07-25 | 2015-06-23 | Synopsys, Inc. | Integrated circuit devices having features with reduced edge curvature and methods for manufacturing the same |
US10256293B2 (en) | 2011-07-25 | 2019-04-09 | Synopsys, Inc. | Integrated circuit devices having features with reduced edge curvature and methods for manufacturing the same |
US9786734B2 (en) | 2011-07-25 | 2017-10-10 | Synopsys, Inc. | Integrated circuit devices having features with reduced edge curvature and methods for manufacturing the same |
US9152750B2 (en) | 2011-09-08 | 2015-10-06 | Synopsys, Inc. | Methods for manufacturing integrated circuit devices having features with reduced edge curvature |
CN103828023A (zh) * | 2011-09-08 | 2014-05-28 | 美商新思科技有限公司 | 具有降低的边缘曲率特征的集成电路器件的制造方法 |
US9379183B2 (en) | 2011-09-08 | 2016-06-28 | Synopsys, Inc. | Methods for manufacturing integrated circuit devices having features with reduced edge curvature |
US8609550B2 (en) | 2011-09-08 | 2013-12-17 | Synopsys, Inc. | Methods for manufacturing integrated circuit devices having features with reduced edge curvature |
US10032859B2 (en) | 2011-09-08 | 2018-07-24 | Synopsys, Inc. | Methods for manufacturing integrated circuit devices having features with reduced edge curvature |
WO2013036806A3 (en) * | 2011-09-08 | 2013-05-02 | Synopsys, Inc. | Methods for manufacturing integrated circuit devices having features with reduced edge curvature |
JP2014209593A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-11-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 薄膜の加工方法、半導体装置の作製方法 |
JP2018139330A (ja) * | 2013-03-22 | 2018-09-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
CN109524295A (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-26 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体器件及其形成方法、存储器 |
CN109524295B (zh) * | 2017-09-20 | 2023-12-08 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体器件及其形成方法、存储器 |
US11139402B2 (en) | 2018-05-14 | 2021-10-05 | Synopsys, Inc. | Crystal orientation engineering to achieve consistent nanowire shapes |
US11264458B2 (en) | 2019-05-20 | 2022-03-01 | Synopsys, Inc. | Crystal orientation engineering to achieve consistent nanowire shapes |
WO2024024925A1 (ja) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法及び基板処理システム |
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