JP4946138B2 - エッチング方法 - Google Patents
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有機材料からなるマスクとシリコン酸化物からなる塗布膜と有機膜とが上からこの順に積層された積層体を備えた基板に対してエッチングを行う方法において、
処理容器内にて堆積物生成用の炭化水素ガスを含む処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより前記マスクのパターンを覆うように堆積物を生成する工程と、
次いで前記処理容器内にて、CF4ガスのプラズマにより前記塗布膜をエッチングする工程と、
前記塗布膜をエッチングした後、エッチングガスを用いて前記塗布膜をマスクとして前記有機膜をエッチングする工程と、を含み、
前記処理ガスは、前記堆積物を生成する工程で生成した生成物が前記有機膜のエッチングガスにより分解しても、前記塗布膜をエッチングするフッ素プラズマが発生しないように、炭化水素ガスとハロゲンを含まない希釈ガスとから構成され、
前記有機膜のエッチングガスは、このエッチングガスから前記塗布膜をエッチングするフッ素プラズマが発生しないように、酸素を含みハロゲンを含まないガスであることを特徴とする。前記炭化水素ガスはCH4ガスであることを特徴とする。
有機材料からなるマスクとシリコン酸化物からなる塗布膜と有機膜とが上からこの順に積層された積層体を備えた基板に対してエッチングを行う方法において、
前記塗布膜をエッチングする前に、処理容器内にて堆積物生成用のCH4ガスを含む処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより前記マスクにおける開口部の側壁にCとHとからなる堆積物を生成させて、当該開口部の開口寸法を狭める工程と、
次いで前記処理容器内にて、プラズマにより前記マスク及び堆積物を介して前記塗布膜をエッチングすることによって、この堆積物により前記マスクに形成された開口寸法に対応する寸法の貫通口を前記塗布膜に形成して、前記有機膜を露出させる工程と、
前記塗布膜をエッチングした後、前記塗布膜をマスクとして前記有機膜をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする。
前記有機膜の下層側には、シリコン酸化膜が形成され、
前記有機膜をエッチングした後、当該有機膜をマスクとして前記シリコン酸化膜をエッチングする工程を行うことを特徴とする。
排気装置22により排気管21を介して処理容器2内の排気を行い処理容器2内を所定の真空度に保持した後、ガス供給系46より例えばCH4ガス及びArガスを供給する。続いて例えば周波数が100MHz、電力が1000Wの第1の高周波を支持テーブル3に供給して前記ガスの混合ガスである処理ガスをプラズマ化すると共に、マルチポールリング磁石25a、25bの磁場を例えば各々300Gに設定する。この状態を所定の時間例えば30秒保持することにより、図3(a)に示すように、ウェハWの露出面(フォトレジストマスク61の表面及び開口部67の側壁の上側)に例えばCとHとからなる堆積物68が堆積する。この堆積物68によってフォトレジストマスク61の膜厚が厚くなると共に、開口部67の寸法Dが減少して、その分フォトレジストマスク61の凸部の寸法Lが増加する。
このように、フォトレジストマスク61の開口部67に堆積物68を堆積させているため、フォトレジストマスク61の見かけ上の開口寸法を減らすことができる。
高周波電源26、27からの給電を止めて処理容器2内におけるプラズマの発生を停止した後、ガス供給系46からのガスの供給を止める。排気装置22により排気管21を介して処理容器2内の排気を行い処理容器2内を所定の真空度に保持した後、ガス供給系46より例えばCF4ガスを供給する。続いて例えば周波数が100MHz、電力が1200Wの第1の高周波を支持テーブル3に供給して前記ガスをプラズマ化し、例えば周波数が3.2MHz、電力が200Wの第2の高周波を支持テーブル3に供給すると共に、マルチポールリング磁石25a、25bの磁場を例えば各々300Gに設定する。
次いで高周波電源26、27からの給電を止めて処理容器2内におけるプラズマの発生を停止した後、ガス供給系46からのガスの供給を止める。次に排気装置22により処理容器2内を排気して残存しているガスを除去して処理容器2内を所定の真空度に保持する。
次いで高周波電源26、27からの給電を止めて処理容器2内におけるプラズマの発生を停止した後、ガス供給系46からのガスの供給を止める。次に排気装置22により処理容器2内を排気して残存しているガスを除去して処理容器2内を所定の真空度に保持する。
次いで、例えばアッシング工程を行って有機膜63を除去して、洗浄等を行った後、凹部69へ電極用の金属を埋め込み、配線構造が形成される。
上述のウェハWに対して、以下に示した条件以外は各例毎に示したプロセス条件において堆積工程を行った。尚、各処理ガス種を変えた場合、良好なプロセス条件となるように処理圧力など他の条件を適宜変更した。
(堆積工程)
第1の高周波の周波数:100MHz
第1の高周波の電力 :1000W
第2の高周波の周波数:3.2MHz
第2の高周波の電力 :0W
磁場 :300G
処理圧力 :別記
処理ガス :別記
処理時間 :別記
実施例1
処理圧力 :2.0Pa(15mTorr)
処理ガス :CH4/Ar=200/300sccm
処理時間 :30sec
比較例1−1
処理圧力 :2.0Pa(15mTorr)
処理ガス :CHF3=500sccm
処理時間 :20sec
比較例1−2
処理圧力 :2.0Pa(15mTorr)
処理ガス :CHF3=500sccm
処理時間 :30sec
比較例1−3
処理圧力 :4.0Pa(30mTorr)
処理ガス :CHF3=500sccm
処理時間 :30sec
比較例1−4
処理圧力 :2.0Pa(15mTorr)
処理ガス :CH2F2/O2=50/10sccm
処理時間 :30sec
各ウェハWに対して上記の処理を行った後、ウェハWの中央部及びウェハWの端部において、図3(a)に示すようにウェハWの表面からフォトレジストマスク61とSOG膜62との境界面までの膜厚Tを測定した。この結果の評価として堆積物68の膜厚ではなく膜厚Tを用いたのは、フォトレジストマスク61の表面に堆積した堆積物68の膜厚と、この堆積工程において使用した処理ガスのプラズマによってエッチングされたフォトレジストマスク61の膜厚とを総合的に評価するため、つまり見かけ上のフォトレジストマスク61の膜厚を評価するためである。膜厚Tが厚い程、見かけ上のフォトレジストマスク61が厚くなり、良好な結果であるといえる。この結果を表1に示す。
次に、実験例1において、良好な結果となった実施例1及び比較例1−4と同じ処理を行ったウェハWに対して、SOG膜62のエッチングを行った。各プロセス条件は、以下に示す条件以外は各例毎に示した。尚、実施例1はC−H系ガス、比較例1−4はC−H−F系ガスを使用したため、以下のプロセス条件において、各ガス種に適当だと考えられる条件を用いて実験を行った。
(SOG膜62のエッチング工程)
第1の高周波の周波数:100MHz
第1の高周波の電力 :別記
第2の高周波の周波数:3.2MHz
第2の高周波の電力 :別記
磁場 :300G
処理圧力 :別記
処理ガス :別記
処理時間 :別記
実施例2
実施例1と同じ処理を行ったウェハWに対して、以下のプロセス条件にてSOG膜62のエッチングを行った。
第1の高周波の電力 :1200W
第2の高周波の電力 :200W
処理圧力 :1.3Pa(10mTorr)
処理ガス :CF4=280sccm
処理時間 :40秒
比較例2
比較例1−4と同じ処理を行ったウェハWに対して、以下のプロセス条件にてSOG膜62のエッチングを行った。
第1の高周波の電力 :1000W
第2の高周波の電力 :300W
処理圧力 :2.0Pa(15mTorr)
処理ガス :CHF3/O2=500/5sccm
処理時間 :45秒
各ウェハWに対して上記の処理を行った後、実験例1と同様にウェハWの中央部及びウェハWの端部において、膜厚Tを測定した。この実験においても膜厚Tが厚い程、このSOG膜62のエッチング工程においてエッチングされた見かけ上のフォトレジストマスク61が少なく、この後の有機膜63のエッチング工程においてSOG膜62を保護する働きが大きいと考えられることから、良好な結果であるといえる。この結果を表2に示す。
次に、実験例2と同じ処理を行ったウェハWに対して、有機膜63のエッチングを行った。各プロセス条件は、以下に示す条件以外は各例毎に示した。尚、以下のプロセス条件において、有機膜63のエッチングに適当だと考えられる条件を用いて実験を行った。
(有機膜63のエッチング工程)
第1の高周波の周波数:100MHz
第1の高周波の電力 :2400W
第2の高周波の周波数:3.2MHz
第2の高周波の電力 :200W
磁場 :300G
処理圧力 :別記
処理ガス :別記
処理時間 :別記
実施例3
実施例2と同じ処理を行ったウェハWに対して、以下のプロセス条件にて有機膜63のエッチングを行った。
処理圧力 :0.7Pa(5mTorr)
処理ガス :N2/O2/CO=60/24/50sccm
処理時間 :50秒
比較例3
比較例2と同じ処理を行ったウェハWに対して、以下のプロセス条件にて有機膜63のエッチングを行った。
処理圧力 :1.1Pa(8mTorr)
処理ガス :N2/O2/CO=120/32/100sccm
処理時間 :60秒
各ウェハWに対して上記の処理を行った後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてウェハWの中央部及びウェハWの端部におけるウェハWの断面を観察して、SOG膜62の厚さと有機膜63に形成された開口部67の下部における寸法とを測定した。この結果を図4に示す。
次に、実施例3において行った実験の再現性を確認した。実験には、全面に図3(a)に示した構成の膜が積層されたウェハWを用いた。プロセス条件は、以下に示す条件以外は実施例1、実施例2及び実施例3におけるプロセス条件を用いた。
(堆積工程)
処理ガス :CH4/Ar=200/500sccm
(有機膜63のエッチング工程)
処理時間 :55秒
上記の処理を行った後、ウェハWの断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてウェハWの中央部からウェハWの端部にかけて3点等間隔に観察して、実験例3と同様にSOG膜62の厚さと有機膜63に形成した開口部67の下部の寸法とを測定した。この結果を図5に示す。
この結果、実験例3の再現性が確認されて良好な結果となっていた。
3 支持テーブル
7 上部電極
10 プラズマ処理装置
61 フォトレジストマスク
62 SOG膜
63 有機膜
64 シリコン酸化膜
67 開口部
68 堆積物
69 凹部
Claims (4)
- 有機材料からなるマスクとシリコン酸化物からなる塗布膜と有機膜とが上からこの順に積層された積層体を備えた基板に対してエッチングを行う方法において、
処理容器内にて堆積物生成用の炭化水素ガスを含む処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより前記マスクのパターンを覆うように堆積物を生成する工程と、
次いで前記処理容器内にて、CF4ガスのプラズマにより前記塗布膜をエッチングする工程と、
前記塗布膜をエッチングした後、エッチングガスを用いて前記塗布膜をマスクとして前記有機膜をエッチングする工程と、を含み、
前記処理ガスは、前記堆積物を生成する工程で生成した生成物が前記有機膜のエッチングガスにより分解しても、前記塗布膜をエッチングするフッ素プラズマが発生しないように、炭化水素ガスとハロゲンを含まない希釈ガスとから構成され、
前記有機膜のエッチングガスは、このエッチングガスから前記塗布膜をエッチングするフッ素プラズマが発生しないように、酸素を含みハロゲンを含まないガスであることを特徴とするエッチング方法。 - 前記炭化水素ガスはCH4ガスであることを特徴とする請求項1に記載のエッチング方法。
- 有機材料からなるマスクとシリコン酸化物からなる塗布膜と有機膜とが上からこの順に積層された積層体を備えた基板に対してエッチングを行う方法において、
前記塗布膜をエッチングする前に、処理容器内にて堆積物生成用のCH4ガスを含む処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより前記マスクにおける開口部の側壁にCとHとからなる堆積物を生成させて、当該開口部の開口寸法を狭める工程と、
次いで前記処理容器内にて、プラズマにより前記マスク及び堆積物を介して前記塗布膜をエッチングすることによって、この堆積物により前記マスクに形成された開口寸法に対応する寸法の貫通口を前記塗布膜に形成して、前記有機膜を露出させる工程と、
前記塗布膜をエッチングした後、前記塗布膜をマスクとして前記有機膜をエッチングする工程と、を含むことを特徴とするエッチング方法。 - 前記有機膜の下層側には、シリコン酸化膜が形成され、
前記有機膜をエッチングした後、当該有機膜をマスクとして前記シリコン酸化膜をエッチングする工程を行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載のエッチング方法。
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