JP2016076621A5

JP2016076621A5 -

Info

Publication number: JP2016076621A5
Application number: JP2014206614A
Authority: JP
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2034-10-07

Description

一態様においては、マスクを有する被処理体を処理する方法が提供される。この方法は、（ａ）被処理体を収容したプラズマ処理装置の処理容器内で、ハロゲン化ケイ素ガスを含む第１のガスのプラズマを生成して反応前駆体を形成する第１工程と、（ｂ）処理容器内の空間をパージする第２工程と、（ｃ）処理容器内で酸素ガスを含む第２のガスのプラズマを生成してシリコン酸化膜を形成する第３工程と、（ｄ）処理容器内の空間をパージする第４工程と、を含むシーケンスを繰り返してシリコン酸化膜を形成する。

ハロゲン化ケイ素ガス、例えば、ＳｉＣｌ_４ガス、ＳｉＢｒ_４ガス、ＳｉＦ_４ガス、又はＳｉＨ_２Ｃｌ_４ガスは、常温で気化状態にある。したがって、一態様に係る方法によれば、気化器を有する専用の成膜装置を用いずに、シリコンを含む前駆体を、低温でマスク上に堆積させることが可能である。また、この方法では、第２工程においてパージが行われ、続く第３工程において前駆体中のハロゲン元素が酸素に置換されシリコン酸化膜が形成される。その後、第４工程においてパージが行われる。なお、第２工程及び第４工程におけるパージは、ハロゲン化ケイ素ガスと酸素ガスとが同時に処理容器内に存在することを防止するために処理容器内のガスを置換する目的で行われるのであり、不活性ガスを処理容器内に流すガスパージ又は真空引きによるパージの何れであってもよい。したがって、ＡＬＤ法と同様に、第１〜第４工程を含む１回のシーケンスの実行により、薄い膜厚を有するシリコン酸化膜をマスク上に比較的均一な膜厚で形成することができる。即ち、１回のシーケンスの実行により、薄い膜厚を有するシリコン酸化膜をコンフォーマルに形成することができる。故に、この方法は、マスクの開口幅の調整の制御性に優れている。さらに、マスクがシリコン酸化膜によって覆われるので、当該マスクのＬＥＲ（ＬｉｎｅＥｄｇｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓ）も向上され得る。

載置台ＰＤは、その上面においてウエハＷを保持する。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを有している。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含んでいる。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａに電気的に接続されている。

次いで、方法ＭＴ１では、シーケンスＳＱが一回以上実行される。シーケンスＳＱは、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、工程ＳＴ５、及び工程ＳＴ６を含んでいる。工程ＳＴ３では、処理容器１２内においてハロゲン化ケイ素ガスを含む第１のガスのプラズマが生成される。具体的には、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから、ハロゲン化ケイ素ガス及び希ガスが処理容器１２内に供給される。また、第１の高周波電源６２から高周波電力が供給される。さらに、排気装置５０を動作させることにより、処理容器１２内の空間の圧力が所定の圧力に設定される。これにより、第１のガスのプラズマが生成される。第１のガスは、ハロゲン化ケイ素ガスとして、例えば、ＳｉＣｌ_４ガスを含む。また、第１のガスは、Ａｒガス又はＨｅガスといった希ガスを更に含み得る。なお、第１のガスは、ハロゲン化ケイ素ガスとして、ＳｉＢｒ_４ガス、ＳｉＦ_４ガス、又はＳｉＨ_２Ｃｌ_４ガスを含んでいてもよい。

かかるシーケンスＳＱの工程ＳＴ３では、前駆体用のガスとしてハロゲン化ケイ素ガスが用いられている。ハロゲン化ケイ素ガス、例えば、ＳｉＣｌ_４ガス、ＳｉＢｒ_４ガス、ＳｉＦ_４ガス、又はＳｉＨ_２Ｃｌ_４ガスは、常温で気化状態にある。したがって、工程ＳＴ３では、気化器を有する専用の成膜装置を用いずに、シリコンを含む前駆体を、低温でウエハＷ上に堆積させることが可能である。

また、一実施形態では、工程ＳＴ３の実行時に、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力は下部電極ＬＥに殆ど供給されない。これは、バイアス電力を印加すると異方性成分が生じることによる。このようにバイアス電力を最小限にすることにより、前駆体を等方的にウエハＷに付着させることができる。その結果、マスクＭＫ１の上面及び側面、並びに当該マスクＭＫ１の下地の表面のそれぞれに形成されるシリコン酸化膜の膜厚の均一性が更に向上される。なお、第２の高周波電源６４を用いてプラズマを生成する場合は、前駆体を等方的に付着させるためにイオンエネルギーを最小限にする条件の選択が必要となる。また、工程ＳＴ５の実行は工程ＳＴ３で付着した前駆体をシリコン酸化膜に置換するため、前述の工程ＳＴ３と同様な等方的な反応が必要となる。そのため工程ＳＴ５においても第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力は下部電極ＬＥに殆ど供給されない。

方法ＭＴ２では、次いで、工程ＳＴ２５、工程ＳＴ２６、工程ＳＴ２７、及び工程ＳＴ２８を含むシーケンスＳＱ２が所定回数実行される。シーケンスＳＱ２はシーケンスＳＱと同様のシーケンスである。したがって、工程ＳＴ２５、工程ＳＴ２６、工程ＳＴ２７、及び工程ＳＴ２８はそれぞれ、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、工程ＳＴ５、工程ＳＴ６と同様の工程である。

Claims

マスクを有する被処理体を処理する方法であって、
被処理体を収容したプラズマ処理装置の処理容器内で、ハロゲン化ケイ素ガスを含む第１のガスのプラズマを生成して反応前駆体を形成する第１工程と、
前記処理容器内の空間をパージする第２工程と、
前記処理容器内で酸素ガスを含む第２のガスのプラズマを生成してシリコン酸化膜を形成する第３工程と、
前記処理容器内の空間をパージする第４工程と、
を含むシーケンスを繰り返してシリコン酸化膜を成膜する、方法。
前記第１工程では、前記処理容器内の圧力が１３．３３Ｐａ以上の圧力であり、プラズマ生成用の高周波電源の電力が１００Ｗ以下である高圧低電力の条件に設定される、請求項１に記載の方法。
前記第１工程では、イオンを引き込み用のバイアス電力が前記被処理体を支持する載置台に印加されない、請求項１又は２に記載の方法。
前記ハロゲン化ケイ素ガスは、ＳｉＣｌ_４ガスである請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
前記被処理体は、被エッチング層、該被エッチング層上に設けられた有機膜、及び、該有機膜上に設けられたシリコン含有反射防止膜を更に有し、
前記マスクは、前記反射防止膜上に設けられたレジストマスクであり、
該方法は、
前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、及び前記第４工程を含むシーケンスの実行の後、前記処理容器内で発生させたプラズマにより、前記反射防止膜の表面上の酸化シリコン製の領域を除去する工程と、
前記処理容器内で発生させたプラズマにより、前記反射防止膜をエッチングする工程と、
前記処理容器内で発生させたプラズマにより、前記有機膜をエッチングする工程と、
を更に含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
前記プラズマ処理装置は容量結合型のプラズマ処理装置であり、
前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、及び前記第４工程を含むシーケンスの実行の前に、前記処理容器内でプラズマを発生させて前記プラズマ処理装置の上部電極に負の直流電圧を印加することにより、前記マスクに二次電子を照射する工程を更に含む、
請求項５に記載の方法。
前記被処理体は、被エッチング層、及び、該被エッチング層上に設けられた有機膜を更に有し、前記マスクは、前記有機膜上に設けられており、
該方法は、
前記処理容器内で発生させたプラズマにより、その上にレジストマスクを有する反射防止膜をエッチングする工程であり、該反射防止膜から前記マスクが形成される工程と、
前記処理容器内で発生させたプラズマにより、前記有機膜をエッチングする工程と、
を更に含み、
前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、及び前記第４工程を含むシーケンスは、前記反射防止膜をエッチングする前記工程と前記有機膜をエッチングする前記工程との間に実行され、
該方法は、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、及び前記第４工程を含むシーケンスの実行の後、前記処理容器内で発生させたプラズマにより、前記有機膜の表面上の酸化シリコン製の領域を除去する工程を更に含む、
請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
前記プラズマ処理装置は容量結合型のプラズマ処理装置であり、
前記反射防止膜をエッチングする前記工程の前に、前記処理容器内でプラズマを発生させて前記プラズマ処理装置の上部電極に負の直流電圧を印加することにより、前記レジストマスクに二次電子を照射する工程を更に含む、
請求項７に記載の方法。
前記反射防止膜をエッチングする前記工程の実行後、且つ、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、及び前記第４工程を含むシーケンスの実行前に、前記被処理体上に酸化シリコン製の保護膜を形成する工程を更に含む、請求項７又は８に記載の方法。
前記プラズマ処理装置は容量結合型のプラズマ処理装置であり、
前記酸化シリコン製の保護膜を形成する前記工程では、前記処理容器内でプラズマが生成され、且つ、前記プラズマ処理装置のシリコン製の上部電極に、負の直流電圧が印加される、請求項９に記載の方法。
前記酸化シリコン製の保護膜を形成する前記工程では、前記処理容器内で、ハロゲン化ケイ素ガスと酸素ガスとを含む混合ガスのプラズマが生成される、請求項９に記載の方法。
前記プラズマ処理装置は容量結合型のプラズマ処理装置であり、
前記酸化シリコン製の保護膜を形成する前記工程では、前記プラズマ処理装置の酸化シリコン製の上部電極にプラズマ生成用の高周波電力が供給されることにより、水素ガス及び希ガスを含む混合ガスのプラズマが生成される、請求項９に記載の方法。
前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、及び前記第４工程を含むシーケンスの実行の後、前記処理容器内で発生させたプラズマにより、前記シリコン酸化膜の、前記マスクの側面に沿って延在する領域が残されるように、該シリコン酸化膜をエッチングする工程を更に含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。