JP6586433B2 - 基板処理方法、基板処理装置、プログラム - Google Patents
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Description
パターニングされたハードマスクを有する基板を処理室に搬入する工程と、
前記処理室に金属含有原料を供給して第1の圧力とする浸透工程と、
前記浸透工程の後、前記処理室に不活性ガスを供給して前記第1の圧力よりも低い第2の圧力とする濃度プロファイル調整工程と
を有する技術が提供される。
ここではテンプレート基板である基板100を処理する基板処理装置の一例について説明する。
基板載置台212には、基板100の温度を測定する温度測定器300が内包される。
温度測定器300は配線301を介して温度情報受信部302に接続される。温度測定器300で測定した温度は、温度情報受信部302に送信される。温度情報受信部302は、受信した温度情報を後述するコントローラ260に送信する。例えば、コントローラ260は受信した温度情報や上位装置から受信する膜厚情報等に基づきヒータ温度制御部303に制御情報を送信し、ヒータ温度制御部303はヒータ213を制御する。なお、温度測定器300、配線301、温度情報受信部302をまとめて温度検出部304とする。
処理室201(上部容器202a)の内壁上面には、処理室201の雰囲気を排気する第1排気部としての排気口221が設けられている。排気口221には第1排気管としての排気管224が接続されており、排気管224には、処理室201内を所定の圧力に制御するAPC(Auto Pressure Controller)等の圧力調整器227、真空ポンプ223が順に直列に接続されている。主に、排気口221、排気管224、圧力調整器227により、第1の排気部(排気ライン)が構成される。なお、真空ポンプ223を第1の排気部に含めるように構成しても良い。
処理室201の天井壁231には、処理室201内に各種ガスを供給するガス導入口241が設けられている。ガス供給部であるガス導入口241に接続される処理ガス供給部の構成については後述する。
ガス導入口241には、図3に記載のように、共通ガス供給管242を介してガス供給管150が接続されている。ガス導入口241を介して基板処理装置200内にガスが供給されるようになっている。ガス供給管150からは、後述の第1ガス、第2ガス、不活性ガスが供給される。
第1ガス供給部は、第1ガス供給管113a、マスフロ―コントローラ(MFC)115、バルブ116、気化器180、フラッシュタンク117、バルブ118を有する。更には、フラッシュタンク117には圧力センサ119が接続され、フラッシュタンク117内の圧力を監視している。なお、第1ガス供給管113aの上流に接続される第1ガス供給源113を第1ガス供給部に含めて構成しても良い。また、圧力センサ119を第1ガス供給部に含めてもよい。
ここで、第1ガスは、金属含有ガスであり、例えばアルミ含有ガスである。アルミ含有ガスとしては、例えばトリメチルアルミニウム(Trimethyl Alminum:TMA)ガスやTiCl4(四塩化チタン)を用いることができる。なお、第1ガスの原料は、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。ここでは原料は気体として説明する。
第2ガス供給部(酸素含有ガス供給部)には、第2ガス供給管123a、MFC125、バルブ126が設けられている。なお、第2ガス供給管123aに上流に接続される第2ガス供給源123を第2ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット(RPU)を設けて、第2ガスを活性化させるように構成しても良い。
第2ガスは、改質ガス、すなわち、処理ガスの1つである。
ここで、第2ガスは、例えば酸素含有ガスである。酸素含有ガスとしては、例えば酸素(O2)ガスを用いることができる。
不活性ガス供給部(不活性ガス供給部)には、不活性ガス供給管133a、MFC135、バルブ136が設けられている。なお、不活性ガス供給管133aの上流に接続される不活性ガス供給源133を不活性ガス供給部に含めて構成しても良い。ここで、不活性ガスは、例えば、窒素(N2)ガスである。なお、不活性ガスとして、N2ガスのほか、例えばヘリウム(He)ガス、ネオン(Ne)ガス、アルゴン(Ar)ガス等の希ガスを用いることができる。
図2に示すように基板処理装置200は、基板処理装置200の各部の動作を制御するコントローラ260を有している。
次に、上述の基板処理装置を用いて基板処理装置の処理工程の一工程について説明する。ここでは、基板上のハードマスクパターン108を硬化させることで、耐久性の高いLテンプレートを実現する。以下に図5を用いて詳細を説明する。なお、基板を半導体装置として用いる場合、本工程は半導体装置(半導体デバイス)の製造工程の一工程として置き換え可能である。
(基板搬入工程S202)
基板処理工程に際しては、先ず、図1に示す様なハードマスクパターン108が表面に形成された基板100を処理室201に搬入させる。具体的には、基板支持部210を昇降機構218によって下降させ、リフトピン207が貫通孔214から基板支持部210の上面側に突出させた状態にする。また、処理室201内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ1490を開放し、ゲートバルブ1490の開口からリフトピン207上に基板100を載置させる。基板100をリフトピン207上に載置させた後、昇降218によって基板支持部210を所定の位置まで上昇させることによって、基板100が、リフトピン207から基板支持部210へ載置されるようになる。
続いて、処理室201内が所定の圧力(真空度)となるように、処理室排気管224を介して処理室201内を排気するこの際、圧力センサが測定した圧力値に基づき、圧力調整器222としてのAPCバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ300が検出した温度値に基づき、処理室201内の温度が所定の温度であって、移載室203の温度より高くなるように第1の加熱部としてのヒータ213への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部210をヒータ213により予め加熱しておき、基板100又は基板支持部210の温度変化が無くなってから一定時間維持させる。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室201内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。また、圧力を調整する際は、不活性ガス供給系から不活性ガスを供給してもよい。
続いて、図7を用いてハードマスク膜107に金属成分を浸透させる第1浸透工程S206を説明する。図7は第1浸透工程S206におけるハードマスクパターン108の金属成分浸透状態を説明した図である。108aはハードマスクパターン108の中心部であり、108cは外周部、中心部108aと外周部108cとの間を中間部108bと呼ぶ。なお、色が濃いほど金属成分が浸透していることを示している。
続いて濃度プロファイル調整工程S208を説明する。
ところで、前述のようにフラッシュタンク117内では第1ガスが再液化しない程度の圧力に設定する必要があるので、第1浸透工程S206での第1ガス供給量に限りがある。従って、供給開始時は高い分圧を維持し、金属成分を中心部108aに押し込むように供給することができる。従って、中心部の成分と供給された金属成分とが結合され、物理的耐性の高い膜を形成することができる。
不活性ガス供給系から処理室201に不活性ガスを供給する。不活性ガスによって、外周部108cに付着した金属成分を除去する。除去することで、次の第2浸透工程S304における金属成分の浸透を容易にさせる。
上記処理と並行して、バルブ118を閉じた状態でフラッシュタンク117に第1ガスを供給し、分圧が高い状態でフラッシュタンク117内に第1ガスを貯留させる。圧力を高くすることで、バルブ118を開いたときに高圧の第1ガスを処理室201に供給可能とする。
続いて、ハードマスク膜107に金属成分を浸透させる第2浸透工程S304を説明する。
第2浸透工程S304では、第1ガス供給部から処理室201内に第1ガス(原料ガス)としての金属含有ガスを供給する。金属含有ガスとしては、例えばTMAガスやTiCl4(四塩化チタン)である。前述の不活性ガス供給/第1ガス貯留工程S302では、バルブ116を開き、金属含有ガスをガス源からフラッシュタンク117に供給する。このときバルブ118を閉じた状態とする。このようにすることで、高い圧力でフラッシュタンク117に第1ガスが貯留される。
改質工程S210では、基板100のハードマスク膜107に対して、酸素成分を供給し、表面を酸化するよう改質する。このようにすることで、外周部108cに浸透した金属成分が、ハードマスクパターン108から抜けることを防ぐ。なお、この改質工程はキャップ膜形成工程とも呼び、外周部108c表面に形成される酸化膜をキャップ膜とも呼ぶ。
117 フラッシュタンク
200 基板処理装置
201 処理室 (処理空間)
260 制御部(コントローラ)
Claims (9)
- パターニングされたハードマスクを有する基板を処理室に搬入する工程と、
前記処理室に、フラッシュタンクにて第1の圧力に貯留された金属含有ガスを供給する第1浸透工程と、
前記第1浸透工程の後、前記処理室に不活性ガスを供給すると共に、前記フラッシュタンクにて前記第1の圧力よりも低い第2の圧力で前記金属含有ガスを貯留する濃度プロファイル調整工程と
を有する基板処理方法。 - 前記処理室には、前記フラッシュタンクを有し前記金属含有ガスを供給する第1ガス供給部と、前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とが接続され、前記第1浸透工程では前記第1ガス供給部から前記金属含有ガスを供給し、前記濃度プロファイル調整工程では前記不活性ガス供給部から前記不活性ガスを供給する請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記濃度プロファイル調整工程では、前記不活性ガスを供給すると共に前記フラッシュタンクにて第2の圧力で前記金属含有ガスを貯留する工程の後、更に前記金属含有ガスを前記処理室に供給する第2浸透工程を行う請求項1または請求項2に記載の基板処理方法。
- 前記第2浸透工程と、前記不活性ガスを供給すると共に前記フラッシュタンクにて第2の圧力で前記金属含有ガスを貯留する工程とを組合せ、それを繰り返すよう処理する請求項3に記載の基板処理方法。
- 前記濃度プロファイル調整工程の後、前記ハードマスクを改質する改質工程を行う請求項1から4のうち、いずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記基板表面は、前記金属含有ガスが再液化しない温度以上であり、且つ熱分解しない温度以下とする請求項1から5のうち、いずれか一項に記載の基板処理方法。
- 更に、前記不活性ガス供給部はフラッシュタンクを有し、前記濃度プロファイル調整工程では前記不活性ガスをフラッシュ供給する請求項2に記載の基板処理方法。
- パターニングされたハードマスクを有する基板を処理室に搬入する手順と、
前記処理室に、フラッシュタンクにて第1の圧力に貯留された金属含有ガスを供給する手順と、
前記第1浸透工程の後、前記処理室に不活性ガスを供給すると共に、前記フラッシュタンクにて前記第1の圧力よりも低い第2の圧力で前記金属含有ガスを貯留する手順と
を基板処理装置に実行させるプログラム。 - パターニングされたハードマスクを有する基板を載置する基板載置部を有する処理室と、
前記処理室に、フラッシュタンクにて第1の圧力に貯留された金属含有ガスを供給し、その後、前記処理室に不活性ガスを供給すると共に、前記フラッシュタンクにて前記第1の圧力よりも低い第2の圧力で前記金属含有ガスを貯留するよう制御する制御部と
を有する基板処理装置。
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