JP6549765B2 - 処理方法 - Google Patents
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まず、本発明の一実施形態にかかる基板処理システム1の構成例について、図1を参照しながら説明する。図1は、一実施形態にかかる基板処理システム1の構成例を示す。基板処理システム1は、in−situで基板を処理するプロセスチャンバPC(以下、単に「PC」という。)1と、ex−situで基板を処理するプロセスチャンバPC2とを有する。PC1とPC2とは、別体の異なるチャンバである。
(PC1:エッチング装置)
図2を参照しながら、一実施形態にかかるPC1及びPC2の構成例について簡単に説明する。図2は、一実施形態にかかる基板処理システム1(PC1及びPC2を含む)の縦断面を示す。ただし、図2は、PC1及びPC2の一構成例であり、これらの構成に限るものではない。例えば、PC1は、容量結合型プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)装置の構成例であるが、かかる装置だけでなく、その他の基板処理装置に適用可能である。その他の基板処理装置としては、誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたCVD(Chemical Vapor Deposition)装置、ヘリコン波励起型プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ(ECR:Electron Cyclotron Resonance Plasma)装置等が挙げられる。
PC2は、有天井の円筒状の外壁22と、外壁22の内側に設けられた内壁24とを有している。外壁22及び内壁24は、例えば石英から形成されている。内壁24の内側の処理室30には、複数の基板Wが収容されている。PC2は、複数の基板に対して一括して成膜処理を施す。外壁22と内壁24とは、環状空間26を隔て、互いに離れており、各々の下端部においてベース材28に接合されている。
次に、図3を参照しながら、エッチングパターンに形成されるボーイング形状について説明する。図3(a)に示すように、シリコン基板125上には、シリコン酸化膜(SiO2)126、シリコン窒化膜(SiN)127及びポリシリコンマスク128が形成されている。
図4は、本実施形態にかかる基板処理方法を示す。図4の[a]は、シリコン基板125上のシリコン酸化膜126のエッチング前の状態を示す。シリコン基板125上に、シリコン酸化膜126、シリコン窒化膜127及びポリシリコンマスク128が形成されている。なお、ポリシリコンマスク128は、アモルファスシリコンマスク、金属含有マスクであってもよい。また、シリコン窒化膜127はなくてもよい。
本実施形態にかかる基板処理方法では、まず、シリコン基板125がPC1に搬入される。PC1は、シリコン窒化膜127及びシリコン酸化膜126をエッチングする。その際、図4の[b]に示すように、PC1は、シリコン酸化膜126を途中までエッチングする(第1のエッチング工程)。このとき「途中までエッチングする」とは、シリコン酸化膜126を概ね半分エッチングする場合に限らず、ボーイング形状が発生する前まで(ボーイングが発生しない間)、シリコン酸化膜126をエッチングすることができる。
次に、基板125はPC1から搬出され、PC2に搬入される。図4の[c]に示すように、PC2は、エッチングされたシリコン酸化膜126上にカーボン膜130を成膜する。これにより、シリコン酸化膜126に形成されたパターンの内壁に均一にカーボン膜130が成膜される(成膜工程)。なお、シリコン酸化膜126上に成膜される膜は、カーボン膜130に限らず、カーボン含有膜であってもよい。
図4に戻り、成膜後、基板125がPC2から搬出され、PC1に搬入される。図4の[d]に示すように、PC1は、シリコン酸化膜126を更にエッチングする(第2のエッチング工程)。フルエッチングでは、カーボン膜130がシリコン酸化膜126の側壁を保護膜し、エッチングパターンにボーイング形状が生じることを抑制する。
次に、図4の[e]に示すように、PC1は、第2のエッチング工程後にアッシング処理を行い、カーボン膜130を除去する(第2のアッシング工程)。アッシングには、酸素ガスから生成される酸素プラズマが用いられてもよい。
図6には、一実施形態にかかる基板処理方法を実行したときの効果の一例を示す。図6の[b]は、ハーフエッチング後(図4の[b])のパターンを示し、図6の[f]は、カーボン膜を成膜していない場合のフルエッチング後のパターンを示し、図6の[e]は、1nmの厚さのカーボン膜を成膜した場合のフルエッチング後(図4の[d])のパターンを示す。図6の[h]は、1nmの厚さのカーボン膜を成膜し、さらにモノシラン(SiH4)によるトリートメントを行った後にフルエッチングした後のパターンを示す。なお、図6は、シリコン窒化膜127が積層されていない場合の例を示す。
次に、本実施形態の変形例1にかかる基板処理方法について、図7及び図8を参照しながら説明する。図7は、本実施形態の変形例1にかかる基板処理方法を示す。図8には、一実施形態の変形例1にかかる基板処理方法を実行したときの効果の一例を示す。
本実施形態の変形例1にかかる基板処理方法の効果及びカーボン膜の厚さによる効果の一例について図8を参照して説明する。なお、図8は、シリコン窒化膜127が積層されている場合の例を示す。
次に、本実施形態の変形例2にかかる基板処理方法について、図9を参照しながら説明する。図9は、本実施形態の変形例2にかかる基板処理方法を実行したときの効果の一例を示す。上記実施形態及びその変形例1にかかる基板処理方法は、保護膜としてカーボン膜を成膜したが、変形例2にかかる基板処理方法は、カーボン膜の代わりにシリコン膜を成膜する。
2:搬送機構
12:載置台
14:高周波電源
16:シャワーヘッド
22:外壁
24:内壁
30:処理室
40:制御部
42:記憶部
52:搬送装置
125:シリコン基板
126:シリコン酸化膜
127:シリコン窒化膜
128:ポリシリコンマスク
130:カーボン膜
131:反応生成物
PC1,PC2:プロセスチャンバ
TC:トランスファーチャンバ
T:トップCD(Top CD)
B:ボーイングCD(Bowing CD)
Claims (10)
- チャンバ内でシリコン含有膜をプラズマエッチングして凹部を形成する第1のエッチング工程と、
前記チャンバ内で前記凹部にin−situで前記凹部の側壁を保護し、前記凹部の上部側よりも前記凹部の底部側で薄い保護膜をプラズマを生成して形成する成膜工程と、
前記チャンバ内で前記凹部をさらにプラズマエッチングする第2のエッチング工程と、
を含む処理方法。 - チャンバ内でシリコン含有膜をプラズマエッチングして凹部を形成する第1のエッチング工程と、
前記チャンバ内で前記凹部にin−situで前記凹部の側壁を保護する保護膜を、プラズマを用いずに形成する成膜工程と、
前記チャンバ内で前記凹部をさらにプラズマエッチングする第2のエッチング工程と、
を含む処理方法。 - 前記保護膜は、カーボン含有膜又はシリコン含有膜である、
請求項1又は2に記載の処理方法。 - 前記保護膜は、1nm〜2nmである、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の処理方法。 - 前記保護膜は均一な厚さを有する、
請求項2に記載の処理方法。 - 前記保護膜としてのカーボン含有膜をアッシングする、
請求項3〜5のいずれか一項に記載の処理方法。 - 前記成膜工程は、前記凹部にカーボン含有膜を形成し、その後前記凹部にシリコン含有膜を形成する、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の処理方法。 - 第1のチャンバ内でシリコン含有膜をプラズマエッチングして凹部を形成する第1のエッチング工程と、
前記第1のチャンバとは別の第2のチャンバ内で前記凹部に前記凹部の側壁を保護する保護膜を、プラズマを用いずに形成する成膜工程と、
前記第1のチャンバ内で前記凹部をさらにプラズマエッチングする第2のエッチング工程と、
を含む処理方法。 - 前記成膜工程は、前記第2のチャンバ内で前記凹部にカーボン含有膜を形成し、その後前記凹部にシリコン含有膜を形成することを含み、ガス種を変更して連続して行われる、
請求項8に記載の処理方法。 - 前記第2のエッチング工程と前記成膜工程とを一組として複数回繰り返す、
請求項8又は9に記載の処理方法。
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