JP6663773B2 - Processed object processing method and processed object processing apparatus - Google Patents
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本発明の実施形態は、処理物の処理方法、および処理物の処理装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a method for processing a processed object and a processing apparatus for the processed object.
半導体装置の製造において、いわゆるSTI(Shallow Trench Isolation)工程が行われる場合がある。
STI工程においては、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)により基板に溝(トレンチ)を形成し、CVD(Chemical Vapor Deposition)により溝の内部に酸化シリコンなどの絶縁物を埋め込み、CMP(ChemicalMechanical Polishing)により基板の表面を平坦化している。
また、RIEにより基板に孔を形成し、CVDにより孔の内部に酸化シリコンなどの絶縁物を埋め込み、CMPにより基板の表面を平坦化する場合もある。
In manufacturing a semiconductor device, a so-called STI (Shallow Trench Isolation) step may be performed.
In the STI process, for example, a groove (trench) is formed in the substrate by RIE (Reactive Ion Etching), an insulator such as silicon oxide is buried in the groove by CVD (Chemical Vapor Deposition), and the groove is formed by CMP (Chemical Mechanical Polishing). The surface of the substrate is flattened.
In some cases, holes are formed in the substrate by RIE, an insulator such as silicon oxide is embedded in the holes by CVD, and the surface of the substrate is planarized by CMP.
近年においては、高集積化を図るために、溝や孔などの開口部の開口寸法が小さくなる傾向にある。そのため、開口部の内部に絶縁物を埋め込むことが困難となっている。
そこで、RIEにより溝の開口の周縁に丸み(ラウンド)を形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、RIEにより開口部の開口の周縁に丸みを形成すると、開口部の側壁にダメージが発生するおそれがある。
また、溝の開口の周縁に丸み(ラウンド)を形成するために、エッチングマスクとなるハードマスクが、基板主面の表面の少なくとも一部を覆っていない状態でエッチングを行うと、露出した基板主面の表面において、表面変質や表面荒れなどのダメージが基板主面の表面に与えられたり、基板の主面もエッチングされることで、基板の厚さ(高さ寸法)が減少するように変化してしまう。これにより、半導体装置として所望の電気特性が得られないおそれがある。
In recent years, in order to achieve high integration, the opening dimension of an opening such as a groove or a hole tends to be small. For this reason, it is difficult to embed an insulator in the opening.
Therefore, a technique has been proposed in which a roundness is formed around the periphery of the opening of the groove by RIE (for example, see Patent Document 1).
However, if the periphery of the opening is rounded by RIE, the sidewall of the opening may be damaged.
In addition, if the etching is performed in a state where the hard mask serving as the etching mask does not cover at least a part of the surface of the substrate main surface in order to form a round shape at the periphery of the opening of the groove, the exposed substrate main surface is not etched. On the surface of the surface, damage such as surface alteration or surface roughness is given to the surface of the main surface of the substrate, or the main surface of the substrate is etched, so that the thickness (height dimension) of the substrate decreases. Resulting in. Thus, there is a possibility that desired electrical characteristics of the semiconductor device cannot be obtained.
本発明が解決しようとする課題は、開口部の内部に絶縁物を容易に埋め込むことができ、且つ、ダメージの発生を抑制することができる処理物の処理方法、および処理物の処理装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a processing method and a processing apparatus for a processed object, which can easily embed an insulator in the opening and can suppress occurrence of damage. It is to be.
実施形態に係る処理物の処理方法は、シリコンを含み、開口部を有する基板と、前記基板の上に設けられ、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかを含み、前記開口部の上方に設けられた孔を有するハードマスクと、前記ハードマスクの上に設けられ、前記開口部の上方に設けられたパターンを有するレジストマスクと、を備えた処理物の処理方法である。
処理物の処理方法は、前記処理物に処理液を供給して、前記孔の近傍において、前記ハードマスクの厚みを前記孔の中心側に向かうに従い漸減させる工程と、前記処理物に、プラズマを用いて生成したラジカルを供給して、前記開口部の開口の周縁に丸みを形成する工程と、を備えている。
The processing method of a processed object according to the embodiment includes a substrate including silicon and having an opening, and provided on the substrate, including at least one of silicon oxide and silicon nitride, and provided above the opening. And a resist mask provided on the hard mask and having a pattern provided above the opening.
The processing method of the processing object is to supply a processing liquid to the processing object, to gradually decrease the thickness of the hard mask in the vicinity of the hole toward the center of the hole, and to apply a plasma to the processing object. Supplying the generated radicals to form roundness around the periphery of the opening.
本発明の実施形態によれば、開口部の内部に絶縁物を容易に埋め込むことができ、且つ、ダメージの発生を抑制することができる処理物の処理方法、および処理物の処理装置が提供される。 According to the embodiments of the present invention, there are provided a processing method and a processing apparatus of a processed object which can easily embed an insulator in the opening and can suppress occurrence of damage. You.
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In each of the drawings, similar components are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1は、処理物200を例示するための模式断面図である。
図2は、図1におけるA部の模式拡大図である。
図1に示すように、処理物200には、基板100、ハードマスク101、およびレジストマスク102が設けられている。
基板100は、例えば、シリコン(Si)を含む板状体とすることができる。基板100は、例えば、半導体ウェーハなどとすることができる。基板100は、開口部100aを有する。開口部100aは、例えば、溝や孔などとすることができる。開口部100aは、基板100の内部に設けられている。開口部100aは、基板100を貫通していない。
ハードマスク101は、基板100の上に設けられている。ハードマスク101は、例えば、酸化シリコン(SiO2)や窒化シリコン(SiN)からなる膜とすることができる。ハードマスク101は、孔101bを有する。孔101bは、開口部100aの上方(開口部100aの底部とは反対方向)に設けられている。孔101bは、ハードマスク101を貫通している。
レジストマスク102は、ハードマスク101の上に設けられている。レジストマスク102は、開口部100aおよび孔101bを形成するためのパターン102aを有している。パターン102aは、開口部100aの上方に設けられている。
つまり、レジストマスク102のパターン102aは、膜状のレジストに開けられた開口であり、基板100の上方から平面視したとき、パターン102a、開口部100aおよび孔101bが重なる状態となっている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a
FIG. 2 is a schematic enlarged view of a portion A in FIG.
As shown in FIG. 1, a
The
The
The
That is, the
開口部100aおよび孔101bは、例えば、以下のようにして形成することができる。
まず、基板100の上に、ハードマスク101を形成する。
ハードマスク101は、例えば、CVDや熱酸化法などにより形成することができる。
The opening 100a and the
First, a
The
次に、ハードマスク101の上に、パターン102aを有するレジストマスク102を形成する。
パターン102aを有するレジストマスク102は、例えば、フォトリソグラフィ法などにより形成することができる。
Next, a
The
次に、レジストマスク102をエッチングマスクとして、ハードマスク101に孔101bを形成し、基板100に開口部100aを形成する。
開口部100aおよび孔101bは、例えば、RIEなどの異方性エッチングにより形成することができる。
Next,
The opening 100a and the
なお、ハードマスク101の形成、レジストマスク102の形成、開口部100aおよび孔101bの形成には、既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
Note that a known technique can be applied to the formation of the
ここで、RIEなどの異方性エッチングにより開口部100aおよび孔101bを形成すると、開口部100aの側壁に結晶欠陥などのダメージが発生したり、開口部100aの側壁があれた状態となる。
また、図1、図2に示すように、孔101bの内部に突出する突出部101aがハードマスク101に形成される。
なぜなら、ハードマスク101が基板100をエッチングするときのマスクとなるように、ハードマスク101よりも基板100の選択比が大きくなるようにエッチングするので、ハードマスク101が残ってしまうためである。加えて、ハードマスク101の露出面(孔101bの開口部)のエッチングが一様に進まずにテーパ状に残るのは、ハードマスク101のエッチングマスクとなるレジストマスク102のパターン102aが、スカム(裾残り)を有することがあり、スカムの下方のハードマスク101がエッチングされないためである。
開口部100aの側壁にダメージが発生したり、開口部100aの側壁があれた状態となったり、突出部101aが形成されたりすると、開口部100aの内部に絶縁物を埋め込むことが困難となる。
Here, when the
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a
This is because the
If the side wall of the
この場合、RIEなどの異方性エッチングにより突出部101aを除去すると、開口部100aの側壁にさらにダメージが発生したり、開口部100aの側壁がさらにあれた状態となったりするおそれがある。
In this case, if the
また、RIEなどの異方性エッチングにより突出部101aを除去する際に、レジストマスク102およびハードマスク101が部分的に除去されると、基板100の表面にダメージが発生したり、基板100の表面があれた状態となったりするおそれがある。
そのため、開口部100aの内部に絶縁物を埋め込むことが困難となったり、半導体装置の性能が低下したりするおそれがある。
In addition, when the resist
Therefore, it may be difficult to embed an insulator in the
これに対して、CDE(Chemical Dry Etching)などの等方性エッチングにより突出部101aを除去すると、開口部100aの側壁にあるダメージの除去や、開口部100aの側壁の状態の改善なども併せて行うことができる。
ところが、単に、CDEなどの等方性エッチングにより突出部101aを除去すると、開口部100aの開口の周縁に丸み(ラウンド)を形成することができない。
なぜなら、突出部101aの除去を行うには、基板100およびレジストマスク102に対するハードマスク101の選択的な除去を行わなければならない上、突出部101aの除去を行いつつ開口部100aに丸みを形成するように、ハードマスク101と基板100を同時にエッチングする必要がある。しかしながら、レジストマスク102と基板100とハードマスク101の3者のエッチングの選択比をとりつつ、特定箇所の等方性エッチングを行うことは困難であるためである。
そのため、開口部100aの内部に絶縁物を埋め込みやすくすることに関しては改善の余地がある。
On the other hand, when the protruding
However, if the protruding
This is because, in order to remove the
Therefore, there is room for improvement in facilitating the embedding of an insulator into the
そこで、本実施の形態に係る処理物の処理方法においては、開口部100aおよび孔101bに対して、以下のウェット処理とドライ処理を施している。
図3(a)、(b)は、第1の実施形態に係る処理物の処理方法を例示するための模式工程断面図である。
図4(a)は、図3(a)におけるB部の模式拡大図である。
図4(b)は、図3(b)におけるC部の模式拡大図である。
Therefore, in the processing method of the processed material according to the present embodiment, the following wet processing and dry processing are performed on the
FIGS. 3A and 3B are schematic process cross-sectional views for illustrating the processing method of the processed object according to the first embodiment.
FIG. 4A is a schematic enlarged view of a portion B in FIG.
FIG. 4B is a schematic enlarged view of a portion C in FIG. 3B.
まず、図3(a)に示すように、開口部100aおよび孔101bに対してウェット処理を施す。ウェット処理においては、処理物200に処理液300を供給して、孔101bの近傍において、ハードマスク101の厚みを孔101bの中心側に向かうに従い漸減させる。
処理液は、例えば、フッ化水素(HF)の水溶液であるフッ酸(フッ化水素酸とも称される)や、バッファードフッ酸(BHF:Buffered Hydrogen Fluoride)などとすることができる。
First, as shown in FIG. 3A, a wet process is performed on the
The treatment liquid may be, for example, hydrofluoric acid (also referred to as hydrofluoric acid), which is an aqueous solution of hydrogen fluoride (HF), or buffered hydrofluoric acid (BHF).
ウェット処理は、例えば、処理物200を処理液に浸漬させる浸漬処理、処理物200を回転させた状態で処理液を処理物200に供給するスピン処理などとすることができる。この場合、スピン処理中の回転による空気抵抗や、処理液を随時供給することによる物理的衝撃などで引き起こされるレジストマスク102の剥離を抑制することを考慮すると、浸漬処理とすることが好ましい。なお、浸漬処理とする場合には、複数の処理物200を同時に処理液に浸漬させるバッチ処理とすることもできる。
The wet processing can be, for example, an immersion processing in which the
ウェット処理を行うことで、図3(a)および図4(a)に示すように、突出部101aが除去される。また、孔101bの内壁が開口部100aの側壁よりも外側に位置するようにすることができる。また、開口部100aの側壁にあるダメージの除去や、開口部100aの側壁の状態の改善などを図ることができる。
By performing the wet processing, the protruding
ここで、ハードマスク101は基板100の上に成膜法を用いて形成される。これに対して、レジストマスク102はハードマスク101の上に塗布法を用いて形成される。この場合、レジストマスク102とハードマスク101との間の密着力は、ハードマスク101と基板100との間の密着力よりも弱くなる。そのため、レジストマスク102とハードマスク101との間に処理液が浸入し易くなるので、孔101bの内側になるほど、および、レジストマスク102側になるほどレジストマスク102が除去されやすくなる。 その結果、孔101bの内壁面は、傾斜することになる。孔101bの内壁面は、レジストマスク102側に向かうに従い、孔101bの中心から遠ざかる方向に傾斜している。すなわち、孔101bの近傍において、ハードマスク101の厚みが孔101bの中心側に向かうに従い漸減している。
Here, the
この場合、レジストマスク102とハードマスク101との間において、処理液が浸入する領域が大きくなると、ハードマスク101からレジストマスク102が剥離するおそれがある。
図5(a)、(b)は、レジストマスク102の剥離を例示するための模式断面図である。
図5(a)に示すように、複数の開口部100aが並べて設けられる場合がある。そのため、レジストマスク102とハードマスク101との間において、処理液が浸入する領域が大きくなると、レジストマスク102とハードマスク101との間の接合面積が小さくなり、ひいては接合力が小さくなりすぎるおそれがある。
In this case, if the region into which the processing liquid enters between the resist
5A and 5B are schematic cross-sectional views illustrating the removal of the resist
As shown in FIG. 5A, a plurality of
レジストマスク102とハードマスク101との間の接合力が小さくなりすぎると、図5(b)に示すように、ハードマスク101からレジストマスク102が剥離するおそれがある。
If the bonding force between the resist
レジストマスク102が剥離すると、後述するドライ処理の際にハードマスク101を保護することができなくなる。
また、剥離したレジストマスク102はパーティクルとなるので、製品歩留まりが著しく低下するおそれがある。
When the resist
Further, since the peeled resist
そこで、本実施の形態に係る処理物の処理方法においては、処理液が浸入する領域の大きさを制御している。
本発明者の得た知見によれば、処理液におけるフッ化水素の濃度を適正な範囲内とすれば、レジストマスク102が剥離するのを抑制することができる。
図6(a)、(b)は、フッ酸におけるフッ化水素の濃度と、フッ酸が浸入する領域の大きさとの関係を例示するための模式断面図である。
図6(a)は、フッ酸におけるフッ化水素の濃度が0.5wt%の場合である。
図6(b)は、フッ酸におけるフッ化水素の濃度が3wt%の場合である。
Therefore, in the processing method of the processing object according to the present embodiment, the size of the region into which the processing liquid enters is controlled.
According to the knowledge obtained by the present inventor, when the concentration of hydrogen fluoride in the treatment liquid is within an appropriate range, peeling of the resist
FIGS. 6A and 6B are schematic cross-sectional views illustrating the relationship between the concentration of hydrogen fluoride in hydrofluoric acid and the size of a region into which hydrofluoric acid enters.
FIG. 6A shows a case where the concentration of hydrogen fluoride in hydrofluoric acid is 0.5 wt%.
FIG. 6B shows a case where the concentration of hydrogen fluoride in hydrofluoric acid is 3 wt%.
図6(a)から分かるように、フッ酸におけるフッ化水素の濃度が0.5wt%以下となるようにすれば、レジストマスク102とハードマスク101との間にフッ酸が浸入する領域の大きさを適切なものとすることができる。そのため、レジストマスク102が剥離し難くなる。
As can be seen from FIG. 6A, if the concentration of hydrogen fluoride in hydrofluoric acid is set to 0.5 wt% or less, the size of the region where hydrofluoric acid enters between the resist
一方、図6(b)から分かるように、フッ酸におけるフッ化水素の濃度が0.5wt%を超えるようになれば、フッ酸が浸入する領域の大きさが大きくなりすぎる。そのため、レジストマスク102の剥離が生じ易くなる。
On the other hand, as can be seen from FIG. 6B, if the concentration of hydrogen fluoride in hydrofluoric acid exceeds 0.5 wt%, the size of the region into which hydrofluoric acid enters becomes too large. Therefore, peeling of the resist
また、フッ酸におけるフッ化水素の濃度が3wt%以下であれば、基板100およびレジストマスク102に対するハードマスク101の選択的な除去を行うことができる。すなわち、基板100およびレジストマスク102の除去を抑制するとともに、ハードマスク101の除去を促進することができる。
When the concentration of hydrogen fluoride in hydrofluoric acid is 3 wt% or less, the
図7は、バッファードフッ酸におけるフッ化水素の濃度と、バッファードフッ酸が浸入する領域の大きさとの関係を例示するための模式断面図である。
図7は、バッファードフッ酸におけるフッ化水素の濃度が1wt%の場合である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the relationship between the concentration of hydrogen fluoride in buffered hydrofluoric acid and the size of a region into which buffered hydrofluoric acid enters.
FIG. 7 shows the case where the concentration of hydrogen fluoride in buffered hydrofluoric acid is 1 wt%.
図7から分かるように、バッファードフッ酸におけるフッ化水素の濃度が1wt%以下となるようにすれば、バッファードフッ酸が浸入する領域の大きさを適切なものとすることができる。そのため、レジストマスク102が剥離し難くなる。
As can be seen from FIG. 7, when the concentration of hydrogen fluoride in the buffered hydrofluoric acid is 1 wt% or less, the size of the region into which the buffered hydrofluoric acid enters can be made appropriate. Therefore, the resist
また、バッファードフッ酸は、粘性が高い溶液のためハードマスク101とレジストマスク102の間に浸入しにくく、バッファードフッ酸の濃度が3wt%程度でも、フッ酸に比べて浸食は起こり難い。そのため、レジストの剥離レートを遅くすることができ、ハードマスク101の除去レートの制御をすることが容易になる。
Further, buffered hydrofluoric acid is difficult to penetrate between the
また、バッファードフッ酸におけるフッ化水素の濃度が1wt%以下であれば、基板100およびレジストマスク102に対するハードマスク101の選択的な除去を行うことができる。すなわち、基板100およびレジストマスク102の除去を抑制するとともに、ハードマスク101の除去を促進することができる。
When the concentration of hydrogen fluoride in buffered hydrofluoric acid is 1 wt% or less, the
次に、図3(b)、図4(b)に示すように、開口部100aの開口の周縁に丸み100bを形成する。
この場合、開口部100aおよび孔101bに対してドライ処理を施すようにする。なお、前述したウェット処理を行った後は、処理物200は濡れた状態であるので、ドライ処理を行う前に、乾燥工程を行う。乾燥工程はN2などの不活性ガスでのブローやスピン乾燥などによる周知の技術によって行うことができる。ドライ処理では、例えば、開口部100aおよび孔101bにラジカルを供給する。
すなわち、ドライ処理においては、処理物200に、プラズマを用いて生成したラジカルを供給して、開口部100aの開口の周縁に丸みを形成する。
ラジカルは、例えば、フッ素ラジカルとすることができる。
フッ素ラジカルは、例えば、プラズマを用いて、フッ素原子を含むガスを励起、活性化させることで生成することができる。この場合、フッ素ラジカルとともにイオンなども生成されるが、イオンなどが処理物200に到達しないようにすることが好ましい。例えば、CDEなどのリモートプラズマ法を用いれば、主に、フッ素ラジカルが処理物200に到達する。
イオンなどが処理物200に到達しないようにすれば、開口部100aの側壁にダメージが発生したり、開口部100aの側壁があれた状態となったりするのを抑制することができる。
このとき、図3(b)のように、開口部100の丸みが形成されていない基板100の主面100bの表面に、ハードマスク101が存在している状態でフッ素ラジカルを供給する。
Next, as shown in FIG. 3B and FIG. 4B, a
In this case, dry processing is performed on the
That is, in the dry process, radicals generated by using plasma are supplied to the
The radical can be, for example, a fluorine radical.
Fluorine radicals can be generated, for example, by exciting and activating a gas containing fluorine atoms using plasma. In this case, ions and the like are generated together with the fluorine radicals, but it is preferable that the ions and the like do not reach the
By preventing ions or the like from reaching the
At this time, as shown in FIG. 3B, fluorine radicals are supplied in a state where the
フッ素原子を含むガスは、例えば、CHF3、CF4、C4F8などとすることができる。 The gas containing a fluorine atom can be, for example, CHF 3 , CF 4 , C 4 F 8 or the like.
ここで、単に、開口部100aおよび孔101bにフッ素ラジカルを供給するだけでは、開口部100aの開口の周縁に丸み100bを形成することができない。
本発明者の得た知見によれば、孔101bの近傍において、ハードマスク101の厚みが孔101bの中心側に向かうに従い漸減しているようにし、且つ、後述するプラズマ処理における基板100(例えば、シリコン)に対するハードマスク101(例えば、酸化シリコン)の選択比を0.5以上、2以下とすれば、丸み100bを形成することができる。
この場合、選択比を制御することで、丸み100bの大きさを変化させることができる。例えば、選択比を1とすれば丸み100bの大きさが最大となるようにすることができる。
丸み100bの大きさを大きくすることができれば、開口部の100a内部に絶縁物を埋め込むことが容易となる。
Here, simply supplying fluorine radicals to the
According to the knowledge obtained by the present inventor, in the vicinity of the
In this case, by controlling the selection ratio, the size of the
If the size of the
選択比は、プラズマ処理において、フッ素原子を含むガスと添加ガスの割合や、処理物200の温度などを制御することで変化させることができる。
例えば、選択比を1程度とする場合には、添加ガスとして酸素を用い、酸素の濃度が70vol%以上となるようにすることができる。また、処理物200の温度が120℃以上となるようにすることができる。
The selection ratio can be changed by controlling the ratio of the gas containing a fluorine atom to the additional gas, the temperature of the
For example, when the selectivity is about 1, oxygen can be used as the additive gas so that the concentration of oxygen is 70 vol% or more. Further, the temperature of the
この場合、選択比や処理物200の温度によっては、レジストマスク102に対するハードマスク101のエッチングレートを低くすることができる場合がある。レジストマスク102に対するエッチングレートを低くすることができれば、レジストマスク102が除去されてハードマスク101がエッチングされるのを抑制することができる。
ハードマスク101がエッチングされるのを抑制することができれば、プラズマにより、基板100の表面にダメージが発生するのを抑制することができる。
In this case, depending on the selectivity and the temperature of the
If the
また、選択比や処理物200の温度によっては、レジストマスク102に対するハードマスク101のエッチングレートを低くすることができない場合もある。この様な場合には、前述したドライ処理の前、あるいはドライ処理中に、フッ素原子を含むガスの濃度を上げたプラズマ処理を行えばよい。フッ素原子を含むガスの濃度を上げたプラズマ処理を行えば、レジストマスク102の表面がフッ化される。例えば、フッ素原子を含むガスの濃度は処理ガスの70vol%以上とすることができる。レジストマスク102の表面がフッ化されていれば、前述したドライ処理を行ってもレジストマスク102が除去されにくくなる。
Further, depending on the selectivity and the temperature of the
また、レジストマスク102に対するエッチングレートを低くすることができない場合には、ハードマスク101の厚みを厚くしてもよい。すなわち、ハードマスク101の厚みは、前述したドライ処理の最中にハードマスク101が残るような厚みとすればよい。この場合、前述したドライ処理の最中にレジストマスク102が除去されるので、アッシング工程を省く、または短縮することができる。
上述した本実施形態においては以下の効果も得られる。
RIEによって開口部100aを形成するときに、開口部100aの表面にイオンが入射することによりイオンダメージや結晶欠陥が発生することがある。しかしながら、本実施形態のドライ処理において、フッ素ラジカルが開口部100aの表面に到達することで、ダメージが発生した開口部100の表面領域を除去することができる。さらに、開口部100aの底部においては、底部の底面よりも底部の角部分のエッチングレートが遅くなるので、底部の角部に丸みを形成することができる。これにより、後に続く工程である開口部100aの絶縁物の埋め込み工程において、開口部100aの内部に絶縁物を容易に埋め込むことができる。
また、本実施形態のドライ処理において、基板100の主面100bの表面をハードマスク101で覆ったまま、開口部100aの開口の周縁に丸みを形成することができるので、主面100bの表面に荒れや表面改質などのダメージを与えずに開口部100aの開口の周縁に丸みを形成することができる。また、ハードマスク101で覆われている主面100bの表面にはフッ素ラジカルは到達しないため、主面100bの表面はエッチングされない。これにより、基板の厚さ(高さ寸法)を変化させずに、開口の周縁には丸みを形成することができる。以上により、半導体装置として所望の電気特性が得られる。
If the etching rate for the resist
The following effects are also obtained in the present embodiment described above.
When the
In addition, in the dry processing of the present embodiment, since the periphery of the opening of the
(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態に係る処理装置1を例示するためのレイアウト図である。
図8に示すように、処理装置1には、収納部2、搬送部3、ウェット処理部4、ドライ処理部5、および制御部6が設けられている。
またさらに、ウェット処理部4、ドライ処理部5、あるいは、両者間の搬送経路には図示しない乾燥装置を設けることができる。乾燥装置は、ウェット処理部4でウェット処理を施された処理物200を乾燥する機能を有し、例えば、N2ガスなどの不活性ガスを吹き付けるノズルや、処理物200を回転させる回転テーブルおよび回転機構を有する。
(Second embodiment)
FIG. 8 is a layout diagram illustrating the
As shown in FIG. 8, the
Further, a drying device (not shown) can be provided in the
収納部2は、処理物200を収納する。収納部2は、複数の処理物200を積層状(多段状)に収納可能なキャリアなどとすることができる。収納部2は、例えば、FOUP(Front-Opening Unified Pod)やSMIF(Standard Mechanical Interface)などとすることができる。FOUPは、ミニエンバイロメント方式の半導体工場で使われている処理物200の搬送、保管を目的とした正面開口式キャリアである。SMIFは、底面開口式キャリアである。
The
収納部2は、ウェット処理部4に搬送される処理物200(処理前の処理物200)を収納する収納部2aと、ドライ処理部5から搬送された処理物200(処理済みの処理物200)を収納する収納部2bとを有することができる。
The
搬送部3は、収納部2aとウェット処理部4との間、ウェット処理部4とドライ処理部5との間、ドライ処理部5と収納部2bとの間における処理物200の搬送を行う。
搬送部3には、保持部3a、アーム部3b、および駆動部3cが設けられている。
支持部3aは、処理物200を支持する。支持部3aは、例えば、処理物200を保持するための機械的なチャック、バキュームチャック、静電チャックなどの保持手段を備えたものとすることができる。なお、保持手段は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて備えるようにすればよい。
The
The
The
アーム部3bは、多関節構造を有し、屈曲動作と旋回動作ができるようになっている。 アーム部3bの一方の端部側には支持部3aが取り付けられている。アーム部3bは、取り付けられた支持部3aを旋回させることができる。
アーム部3bの他方の端部側は、駆動部3cに取り付けられている。
駆動部3cは、サーボモータなどの制御モータを有し、アーム部3bに屈曲動作と旋回動作を行わせる。また、駆動部3cは、アーム部3bに取り付けられた支持部3aに旋回動作を行わせる。
搬送部3は、例えば、水平多関節ロボットなどとすることができる。
ただし、搬送部3の構成は、例示をしたものに限定されるわけではなく、少なくとも処理物200の搬送を行うことができるものであればよい。
The
The other end of the
The
The
However, the configuration of the
ウェット処理部4は、処理液を用いて処理物200を処理する。ウェット処理部4は、処理物200の開口部100aおよび孔101bに処理液を供給する。
図9は、ウェット処理部4を例示するための模式断面図である。
図9に例示をしたウェット処理部4は、処理物200を処理液300に浸漬させる。
前述したように、ウェット処理部4は、処理物200を回転させた状態で処理液300を処理物200に供給するものであってもよい。ただし、レジストマスク102の剥離を抑制することを考慮すると、ウェット処理部4は処理物200を処理液300に浸漬させるものとすることが好ましい。
The
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating the
The
As described above, the
図9に示すように、ウェット処理部4には、処理容器40、処理槽41、処理液収納部42、供給部43、および排出部44が設けられている。
処理容器40は、パーティクルが侵入しない程度の気密構造を有している。処理容器40には、図示しない搬入搬出口が設けられ、図示しない搬入搬出口を介して処理物200の搬入と搬出が行えるようになっている。
As shown in FIG. 9, the
The
処理槽41は、処理容器40の内部に設けられている。処理槽41の上端は開口しており、図示しない吊り上げ装置により処理物200の投入と引き上げが行えるようになっている。
処理槽41の内部には、処理液300が満たされている。
処理液300は、例えば、フッ化水素の濃度が0.5wt%以下のフッ酸や、フッ化水素の濃度が1wt%以下のバッファードフッ酸などとすることができる。
なお、フッ化水素の濃度は、前述したものと同様であるため詳細な説明は省略する。
The
The inside of the
The
Since the concentration of hydrogen fluoride is the same as that described above, detailed description is omitted.
処理液収納部42は、使用前の処理液300を収納する。
供給部43は、処理液収納部42に収納されている使用前の処理液300を処理槽41の内部に供給する。
供給部43は、例えば、ポンプ43a、開閉弁43b、および配管43cを備えたものとすることができる。
The processing
The
The
排出部44は、処理槽41の内部にある使用済みの処理液300を処理容器40の外部に排出する。
排出部44は、例えば、開閉弁44aおよび配管44bを備えたものとすることができる。
The
The
ドライ処理部5は、プラズマを用いて生成したラジカルを用いて処理物200を処理する。ドライ処理部5は、処理物200の開口部100aおよび孔101bにラジカルを供給する。
図10は、ドライ処理部5を例示するための模式断面図である。
図10に例示をしたドライ処理部5は、リモートプラズマ装置であるCDE装置である。
ただし、ドライ処理部5は、CDE装置に限定されるわけではなく、主に、ラジカルが処理物200に到達するようになっていればよい。例えば、ドライ処理部5は、ダウンフロー型のプラズマ処理装置などとすることもできる。
The
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating the
The
However, the
図10に示すように、ドライ処理部5には、処理容器50、プラズマ発生部51、減圧部52、ガス供給部53、および輸送管54が設けられている。
処理容器50は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造を有している。 処理容器50には、図示しない搬入搬出口が設けられ、図示しない搬入搬出口を介して処理物200の搬入と搬出が行えるようになっている。
As shown in FIG. 10, the
The
処理容器50の内部には、図示しない静電チャックを内蔵した載置部50aが設けられている。また、載置部50aには、処理物200の温度を制御するための加熱装置55などを設けることができる。
処理容器50の内部であって、載置部50aの上方には整流板50bが設けられている。整流板50bは、輸送管54から導入されるラジカルを含んだガスの流れを整流し、処理物200の上方におけるラジカルの量が均一となるようにする。整流板50bと載置部50aの上面(載置面)との間の領域が、処理物200に対するドライ処理が行われる処理空間50cとなる。
A mounting
A
プラズマ発生部51には、放電管51a、導入導波管51b、およびマイクロ波発生部51cが設けられている。
放電管51aは、内部にプラズマを発生させる領域を有し、処理容器50から離隔された位置に設けられている。放電管51aは管状を呈し、マイクロ波Mに対する透過率が高くエッチングされにくい材料から形成されている。例えば、放電管51aは、アルミナや石英などの誘電体から形成することができる。
The
The
導入導波管51bは、筒状を呈している。マイクロ波発生部51cから放射されたマイクロ波Mは、導入導波管51bの内部の空間を伝播する。
導入導波管51bの一方の端部にはマイクロ波発生部51cが接続されている。導入導波管51bの他方の端部は、遮蔽部51b1を介して放電管51aと接続されている。また、導入導波管51bと遮蔽部51b1との接続部分には、環状のスロット51b2が設けられている。導入導波管51bの内部を伝播してきたマイクロ波Mは、スロット51b2を介して放電管51aの内部に導入される。
The
A
マイクロ波発生部51cは、所定の周波数(例えば2.45GHz)のマイクロ波Mを発生させ、導入導波管51bに向けて放射する。
減圧部52は、例えば、ターボ分子ポンプなどとすることができる。減圧部52は、圧力制御部(Auto Pressure Controller:APC)52aを介して処理容器50と接続されている。
The
The
ガス供給部53は、流量制御部(Mass Flow Controller:MFC)53aを介して、放電管51aの、輸送管54側とは反対側の端部に接続されている。
ガス供給部53は、放電管51aの内部にガスGを供給する。放電管51aの内部に供給されるガスGは、流量制御部53aにより供給量が制御される。ガスGは、例えば、フッ素原子を含むガスと、酸素の混合ガスとすることができる。この場合、酸素の濃度が70vol%以上とされている。フッ素原子を含むガスは、例えば、CHF3、CF4、C4F8などとすることができる。
The
The
輸送管54の一方の端部は、放電管51aの、ガス供給部53側とは反対側の端部に接続されている。輸送管54の他方の端部は、処理容器50と接続されている。
One end of the
制御部6は、処理装置1に設けられた各要素の動作を制御する。
例えば、制御部6は、収納部2に設けられた図示しない昇降装置を制御して、処理物200の収納位置を上下方向に変化させる。
例えば、制御部6は、搬送部3に設けられた各要素の動作を制御して、処理物200の搬送と受け渡しを行う。
例えば、制御部6は、ウェット処理部4に設けられた各要素の動作を制御して、処理物200に対して前述したウェット処理を施す。すなわち、制御部6は、ウェット処理部4に設けられた各要素の動作を制御して、処理物200の処理液300への浸漬と、処理液300からの引き上げを行う。
The
For example, the
For example, the
For example, the
例えば、制御部6は、ドライ処理部5に設けられた各要素の動作を制御して、処理物200に対して前述したドライ処理を施す。
ドライ処理部5は、例えば、以下の様にして、処理物200に対して前述したドライ処理を施す。
For example, the
The
まず、図示しない搬送装置により、処理物200が載置部50aの上に載置される。
次に、減圧部52により、処理容器50の内部が所定圧力まで減圧される。
次に、ガス供給部53から流量制御部53aを介して、所定の混合比で酸素とフッ素が混合された所定流量のガスGが放電管51a内に供給される。一方、マイクロ波発生部51cから所定のパワーのマイクロ波Mが導入導波管51b内に放射される。放射されたマイクロ波Mは導入導波管51b内を伝播して、スロット51b2を介して放電管51aに向けて放射される。
First, the
Next, the inside of the
Next, a gas G of a predetermined flow rate in which oxygen and fluorine are mixed at a predetermined mixing ratio is supplied into the
放電管51aに向けて放射されたマイクロ波Mは、放電管51aの表面を伝搬して、放電管51a内に放射される。このようにして放電管51a内に放射されたマイクロ波Mのエネルギーにより、プラズマPが発生する。そして、発生したプラズマP中の電子密度が、放電管51aを介して供給されるマイクロ波Mを遮蔽できる密度(カットオフ密度)以上になると、マイクロ波Mは放電管51aの内壁面から放電管51a内の空間に向けて一定距離(スキンデプス)だけ入るまでの間に反射されるようになる。そのため、このマイクロ波Mの反射面とスロット51b2の下面との間にはマイクロ波Mの定在波が形成されることになる。その結果、マイクロ波Mの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定的にプラズマPが励起、発生するようになる。このプラズマ励起面で励起、発生したプラズマP中において、ガスGが励起、活性化されてラジカル、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。
The microwave M radiated toward the
生成されたプラズマ生成物を含むガスは、輸送管54を介して処理容器50内に搬送される。この際、寿命の短いイオンなどは処理容器50にまで到達できず、寿命の長いラジカルのみが処理容器50に到達することになる。処理容器50内に導入されたラジカルを含むガスは、整流板50bで整流されて処理物200の表面に到達し、前述したドライ処理が行われる。
The gas containing the generated plasma product is transported into the
また、ドライ処理部5は、開口部100aの開口の周縁に丸み100bを形成する際に、基板100に対するハードマスク101の選択比が、0.5以上、2以下となるようにする。
選択比は、プラズマ処理において、フッ素原子を含むガスと添加ガスの割合や、処理物200の温度などを制御することで変化させることができる。
例えば、選択比を1程度とする場合には、添加ガスとして酸素を用い、流量制御部53aを制御して、酸素の濃度が70vol%以上となるようにすることができる。また、加熱装置55を制御して、処理物200の温度が120℃以上となるようにすることができる。
When forming the
The selection ratio can be changed by controlling the ratio of the gas containing a fluorine atom to the additional gas, the temperature of the
For example, when the selectivity is about 1, oxygen can be used as the additive gas and the flow
以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、ウェット処理部4およびドライ処理部5が備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。 また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
The embodiment has been described above. However, the invention is not limited to these descriptions.
Regarding the above-described embodiments, those in which those skilled in the art appropriately add, delete, or change the design of components, or add, omit, or change the conditions of the process, also have the features of the present invention. As long as they are included in the scope of the present invention.
For example, the shapes, dimensions, materials, arrangements, numbers, and the like of the components included in the
1 処理装置、2 収納部、3 搬送部、4 ウェット処理部、5 ドライ処理部、6 制御部、40 処理容器、41 処理槽、42 処理液収納部、50 処理容器、51 プラズマ発生部、52 減圧部、53 ガス供給部、54 輸送管、100 基板、100a 開口部、101 ハードマスク、101b 孔、102 レジストマスク、102a パターン、200 処理物、300 処理液、G ガス、M マイクロ波
Claims (12)
前記基板の上に設けられ、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかを含み、前記開口部の上方に設けられた孔を有するハードマスクと、
前記ハードマスクの上に設けられ、前記開口部の上方に設けられたパターンを有するレジストマスクと、
を備えた処理物の処理方法であって、
前記処理物に処理液を供給して、前記孔の近傍において、前記ハードマスクの厚みを前記孔の中心側に向かうに従い漸減させる工程と、
前記処理物に、プラズマを用いて生成したラジカルを供給して、前記開口部の開口の周縁に丸みを形成する工程と、
を備えた処理物の処理方法。 A substrate including silicon and having an opening;
A hard mask provided on the substrate, including at least one of silicon oxide and silicon nitride, and having a hole provided above the opening,
A resist mask provided on the hard mask and having a pattern provided above the opening;
A method for processing a processed material comprising:
Supplying a processing liquid to the processing object, in the vicinity of the hole, gradually reducing the thickness of the hard mask toward the center of the hole;
Supplying a radical generated by using plasma to the processing object, and forming a rounded edge of the opening of the opening;
A method for treating a processed material comprising:
前記基板の上に設けられ、酸化シリコンおよび窒化シリコンの少なくともいずれかを含み、前記開口部の上方に設けられた孔を有するハードマスクと、
前記ハードマスクの上に設けられ、前記開口部の上方に設けられたパターンを有するレジストマスクと、
を備えた処理物の処理装置であって、
前記処理物に処理液を供給して、前記孔の近傍において、前記ハードマスクの厚みを前記孔の中心側に向かうに従い漸減させるウェット処理部と、
前記処理物に、プラズマを用いて生成したラジカルを供給して、前記開口部の開口の周縁に丸みを形成するドライ処理部と、
を備えた処理物の処理装置。 A substrate including silicon and having an opening;
A hard mask provided on the substrate, including at least one of silicon oxide and silicon nitride, and having a hole provided above the opening,
A resist mask provided on the hard mask and having a pattern provided above the opening;
A processing apparatus for processing a workpiece, comprising:
Supplying a processing liquid to the processing object, in the vicinity of the hole, a wet processing unit that gradually reduces the thickness of the hard mask toward the center of the hole,
A dry processing unit that supplies a radical generated by using plasma to the processing object, and forms roundness around a periphery of the opening,
A processing device for processing objects provided with:
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