JP2012054343A - 微細パターンの形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に形成されたエッチング対象層の上に有機膜を形成する有機膜形成ステップと、有機膜上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜をパターニングするパターニングステップと、パターニングされたレジスト膜から露出する有機膜と、パターニングされたレジスト膜とを覆うように酸化シリコン膜を常温にて堆積する堆積ステップと、基板を加熱して酸化シリコン膜に引っ張り応力を生じさせる加熱ステップと、処理ステップの後に、パターニングされたレジスト膜の側壁に酸化シリコン膜が残るように当該酸化シリコン膜をエッチングする第1のエッチングステップと、パターニングされたレジスト膜を除去する除去ステップとを含む、微細パターンの形成方法が開示される。
【選択図】図1
Description
(第1の実施形態)
初めに、図1から図4を参照しつつ、本発明の第1の実施形態に係る微細パターンの形成方法を説明する。
本実施形態による微細パターン形成方法は、図1に示すように、ステップS101からS110までを含む。
なお、上述の温度範囲でウエハWを加熱できる限り、この加熱に使用する加熱装置は限定されないが、好適な装置の一例(図5および図6)についても後述する。
・LL3=LL1+D×2
・SS3=SS1−D×2
という関係が成り立つ。本実施形態においては、
・レジストパターン104bのライン幅LL1=30nm、
・レジストパターン104bのスペース幅SS1=90nm、
・側壁部105aの厚さ(幅)D=30nm、
であるため、
・第3のパターン106のライン幅LL3=90nm、
・第3のパターン106のスペース幅SS3=30nm、
となる。
・ライン幅LL2=側壁部105aの幅D(=30nm)、
・スペース幅SS2=レジストパターン104bのライン幅LL1=第3のパターン106のスペース幅SS3(=30nm)
という関係が成り立つ。すなわち、エッチングマスク107においては、30nmの幅LL2を有するラインと、30nmの幅SS2を有するスペースとが交互に配列されている。
(トリミング)
たとえば50〜100枚のウエハW(たとえば直径300mmを有するシリコンウエハ)が搭載されたウエハボート5を処理容器1内に下端開口部から搬入した後、この下端開口部を蓋部9で封じる。処理容器1内をN2ガスでパージした後、酸素含有ガス供給機構14から酸素含有ガス分散ノズル19を通して処理容器1内へたとえばO2ガスを供給するとともに、ガス出口39を通して図示しない真空排気機構により処理容器1内を排気し、処理容器1内を所定のプロセス圧力に維持する(図7の時点T1)。また、必要に応じて、ウエハボート5を回転させる。
(酸化シリコン膜105の堆積)
次に、レジストパターン104aのトリミングに引き続いてMLD装置80において行われる酸化シリコン膜105の堆積について図5から図7までを参照しながら説明する。
まず、プラズマ電極33(図5および図6)への高周波電力の供給を停止した後(時点T3)、パージガス供給機構16のパージガス供給源23からパージガス配管24およびパージガスノズル25を介してパージガス(N2ガス)を供給することにより、トリミングに利用したO2ガスを処理容器1からパージする。このときのパージガス流量はたとえば0.1〜10000mL/min(sccm)であってよく、パージ時間は1〜7200秒であってよい。
図7に示すように、本実施形態においては、有機シリコンを含むSiソースガスを処理容器1内に流してSiソースをウエハWに吸着させる工程SSiと、処理容器1内のSiソースガスをN2ガスでパージする工程PSiと、酸素含有ガスを励起させることにより生成された酸素ラジカルにウエハWを晒すことにより、ウエハWに吸着したSiソースガスを酸化させる工程Soと、処理容器1内の酸素ラジカルや酸素ガスをN2ガスでパージする工程Poとを有するサイクルが繰り返される。これにより、Siソースガスと酸素ラジカルとが処理容器1内の気相中において反応することなく、ウエハW上に分子層レベルで吸着したSiソースガスが酸素ラジカルによって(ウエハ温度が常温であっても)酸化され、酸化シリコン膜105がウエハW上に形成される。しかも、1サイクルごとに一分子層(または数分子層)の酸化シリコン層が堆積され得るため、サイクル数によって酸化シリコン膜105の厚さDを制御することができる。
(酸化シリコン膜105の加熱)
次に、酸化シリコン膜105の堆積に引き続いてMLD装置80において行われる酸化シリコン膜105の加熱について説明する。
酸化シリコン膜105の堆積の終了後、ウエハW(ウエハボート5)を処理装置1内に残したまま、パージガス供給機構からパージガスノズル25を通してN2ガスを供給することにより、処理容器1内をパージするとともに、処理容器1内の圧力をたとえば13.3〜10.1×104Paまでの圧力に維持する。次に、加熱ユニット40への供給電力を開始し(時点T5)、ウエハ温度をたとえば150℃から630℃までの範囲の所定の温度に維持する。所定の温度に維持した後、たとえば1〜3600秒までの範囲の所定の期間ウエハWを加熱すると、ウエハW上の酸化シリコン膜105が高密度化される。
この後、加熱ユニット40への電力供給を停止して酸化シリコン膜105の加熱を終了し(時点T6)、ウエハボート5を処理容器1から搬出することによりウエハWを取り出す。
(第2の実施形態)
次に、図8から図10までを参照しながら、本発明の第2の実施形態による微細パターン形成方法について説明する。本実施形態による微細パターン形成方法は、図8に示すように、ステップS801からS810までを含む。
Ew:ウエハWの弾性率
νw:ウエハWのポアソン比
tw:ウエハWの厚さ
tf:酸化シリコン膜105の厚さ
次に、図12を参照しながら、加熱処理工程(図1のステップS107、図3(f))によって、常温で堆積した酸化シリコン膜105に加わることとなった引っ張り応力の熱処理温度依存性について説明する。
図14は、窒化シリコン膜に加わる引っ張り応力の堆積温度依存性を示すグラフである。この実験では、上述の測定装置70(図11)を用いて、ベアウエハ上に窒化シリコン膜を堆積する前後においてウエハの反りを測定し、式(1)に基づいて、堆積した窒化シリコン膜中に働く引っ張り応力を求めた。なお、窒化シリコン膜の膜厚は約5nmとした。
Claims (6)
- 基板上に形成されたエッチング対象層の上に有機膜を形成する有機膜形成ステップと、
前記有機膜上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜をパターニングするパターニングステップと、
前記パターニングされたレジスト膜から露出する前記有機膜と、前記パターニングされたレジスト膜とを覆うように酸化シリコン膜を常温にて堆積する第1の堆積ステップと、
前記酸化シリコンが堆積された前記基板を加熱して前記酸化シリコン膜に引っ張り応力を生じさせる処理ステップと、
前記パターニングされたレジスト膜の側壁に前記酸化シリコン膜が残るように当該酸化シリコン膜をエッチングする第1のエッチングステップと、
前記パターニングされたレジスト膜を除去する除去ステップと
を含む、微細パターンの形成方法。 - 前記処理ステップにおいて加熱された前記酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を堆積する第2の堆積ステップを更に含む、請求項1に記載の微細パターンの形成方法。
- 前記除去ステップの後に、前記有機膜上に残る前記酸化シリコン膜を用いて、前記エッチング対象層をエッチングする第2のエッチングステップを更に含む、請求項1に記載の微細パターンの形成方法。
- 前記第2のエッチングステップにおいてエッチングされた前記エッチング対象層をエッチングマスクとして前記基板をエッチングする第1の基板エッチングステップを更に含む、請求項3に記載の微細パターンの形成方法。
- 前記除去ステップの後に、前記有機膜上に残る前記酸化シリコン膜および前記窒化シリコン膜を用いて、前記エッチング対象層をエッチングする第3のエッチングステップを更に含む、請求項2に記載の微細パターンの形成方法。
- 前記第3のエッチングステップにおいてエッチングされた前記エッチング対象層をエッチングマスクとして前記基板をエッチングする第2の基板エッチングステップを更に含む、請求項5に記載の微細パターンの形成方法。
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