JP2012204668A - プラズマエッチング方法および記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理容器内に、その表面がシリコン含有物からなる上部電極と、被処理基板が載置される下部電極とが配置され、上部電極と下部電極との間にプラズマを形成して被処理基板に対してプラズマエッチングを行うプラズマエッチング装置を用い、無機膜をマスクとして被処理基板の有機膜をプラズマエッチングするにあたり、有機膜を途中までプラズマエッチングし、その後、プラズマを形成しつつ上部電極に負の直流電圧を印加して、エッチング部位の側壁に上部電極のシリコン含有物を含む保護膜を形成し、その後、プラズマエッチングを継続する。
【選択図】図3
Description
<プラズマエッチング装置>
図1は、本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング方法を実施するためのプラズマエッチング装置の一例を示す概略断面図である。
次に、このように構成されるプラズマエッチング装置により実施される、本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。
本実施形態では、一例として図2に示すような構造の半導体ウエハWを用い、その有機膜をプラズマエッチングする場合について図3のフローチャートを参照して説明する。
図4の(a)に示すように、第1の高周波電源48により形成されたプラズマ中には例えばArイオン(Ar+)、Hイオン(H+)、Hラジカル(H*)が存在するが、Siを含む電極板36に可変直流電源50から負の電圧を印加すると、Ar+やH+が電極板36に引き寄せられて電極板36に衝突し、電極板36を構成するSi含有物がたたき出され、Si含有物は半導体ウエハWに向けて降り注ぐ。このSi含有物は、図4の(b)に示すように、有機膜202に途中まで形成されたトレンチやホール等のエッチング部位210の側壁に付着し、これが保護層となって、ボーイング等のエッチング形状不良が抑制される。
次に、本発明の効果を実験によって確認した結果について以下に説明する。
ここでは、上記図2に示す構造を有し、有機膜202として厚さ200〜300nmのアモルファスカーボン、ハードマスク層203として厚さ20nmのSiONを用い、その上に厚さ24nmのBARC(有機系)204、厚さ90nmのフォトレジスト膜205が順次形成し、フォトレジスト膜205にフォトリソグラフィにより、Line
& Spaceパターンを形成した構造のものを用いた。
1.レシピA(1ステップ:従来)
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:75sec
2.レシピB(本発明)
・ステップ2
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:15sec
・ステップ3
チャンバ圧力:50mTorr
第1の高周波電源:40MHz、300W
処理ガス:H2/Ar=100/800sccm
直流電圧:−900V
時間:10sec
・ステップ4
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:60sec
図5(a)に示すように、従来のレシピAで一度にエッチングを行った場合には、アモルファスカーボン膜の上部にサイドエッチが入り、ボーイング形状(CD=30nm)が発生し、微細加工が困難であることが確認された。
ここでは、図7に示すように、Siウエハ上の下層膜201としてのSiN膜301の上に有機膜302としてSOC膜を200nmの厚さで形成し、その上にハードマスク層となるSi−ARC303を35nmの厚さで形成し、その上にArFフォトレジスト膜304を100nmの厚さで形成した後、フォトレジスト膜304にフォトリソグラフィにより所定パターンを形成した構造の半導体ウエハを用いた。
1.レシピC(1ステップ:従来)
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:35sec
2.レシピD(本発明)
・ステップ2
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:15sec
・ステップ3
チャンバ圧力:50mTorr
第1の高周波電源:40MHz、300W
処理ガス:H2/CF4/Ar=100/40/800sccm
直流電圧:−900V
時間:20sec
・ステップ4
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:22sec
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、本発明の方法を実施する装置として下部電極に周波数の異なる2つの高周波電力を印加する装置を示したが、これに限らず、下部電極にプラズマ生成用の一つの高周波電力を印加するようにしてもよいし、高周波電力を上部電極に印加するようにしてもよいし、上部電極にプラズマ生成用の高周波電力を印加し、下部電極にバイアス用の高周波電力を印加するようにしてもよい。また、上記実施形態では、ステップ3の保護膜を形成する工程のみに直流電圧を印加した例を示したが、ステップ2、ステップ4のエッチング工程において直流電圧を印加してもよい。さらに、上記実施形態においては、多層レジストの下層の有機膜のエッチングを行う場合について説明したが、シリンダー等のそれ自体が実用部位として用いる用途にも適用可能である。さらにまた、被処理基板は半導体ウエハに限らず、FPD(フラットパネルディスプレイ)等の他の基板にも適用可能である。
16…サセプタ(下部電極)
34…上部電極
48…第1の高周波電源
50…可変直流電源
66…ガス供給源
90…第2の高周波電源
100…制御部
102…記憶部
W…半導体ウエハ(被処理基板)
1.レシピA(1ステップ:従来)
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:75sec
2.レシピB(本発明)
・ステップ2
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:15sec
・ステップ3
チャンバ圧力:50mTorr
第1の高周波電源:40MHz、300W
処理ガス:H2/Ar=100/800sccm
直流電圧:−900V
時間:10sec
・ステップ4
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:60sec
1.レシピC(1ステップ:従来)
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:35sec
2.レシピD(本発明)
・ステップ2
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:15sec
・ステップ3
チャンバ圧力:50mTorr
第1の高周波電源:40MHz、300W
処理ガス:H2/CF4/Ar=100/40/800sccm
直流電圧:−900V
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・ステップ4
チャンバ圧力:10mTorr
第1の高周波電源:40MHz、600W
エッチングガス:O2/COS=300/60sccm
時間:22sec
Claims (8)
- 処理容器内に、その表面がシリコン含有物からなる上部電極と、被処理基板が載置される下部電極とが配置され、前記上部電極と前記下部電極との間にプラズマを形成して被処理基板に対してプラズマエッチングを行うプラズマエッチング装置を用い、無機膜をマスクとして被処理基板の有機膜をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、
有機膜を途中までプラズマエッチングする第1エッチング工程と、
前記第1エッチング工程の後、プラズマを形成しつつ前記上部電極に負の直流電圧を印加して、前記第1エッチング工程によるエッチング部位の側壁に前記上部電極の前記シリコン含有物を含む保護膜を形成する工程と、
前記保護膜を形成する工程の後、プラズマエッチングを継続する第2エッチング工程と
を有することを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 前記第1エッチング工程と前記第2エッチング工程は、プラズマ生成ガスとしてO2ガスを含有するガスを用いて行うことを特徴とする請求項1に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記保護膜を形成する工程と、前記第2エッチング工程とを複数回繰り返すことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマエッチング方法。
- エッチングの形状不良が生じる深さ位置を予め把握しておき、その位置に対応するタイミングで前記保護膜を形成する工程を行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記保護膜を形成する工程は、H2ガスを含有するガスのプラズマを用いて行うことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記保護膜を形成する工程に用いるプラズマは、さらにフッ素含有ガスを含むことを特徴とする請求項5に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記保護膜を形成する工程の後に、フッ素含有ガスを含むプラズマによる処理を行うことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプラズマエッチング方法。
- コンピュータ上で動作し、プラズマエッチング装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項1から請求項7のいずれかのプラズマエッチング方法が行われるように、コンピュータに前記プラズマエッチング装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
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