JP6925202B2 - エッチング方法およびエッチング装置 - Google Patents
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Description
図1は、エッチング装置10の概略の一例を示す断面図である。エッチング装置10は、例えば図1に示すように、チャンバ12を備える。チャンバ12は、被処理体の一例であるウエハWを収容するための処理空間Sを提供する。チャンバ12は、側壁12a、底部12b、および天部12cを有する。側壁12aは、Z軸を軸線とする略円筒形状を有する。Z軸は、例えば、後述するステージの中心を鉛直方向に通る。
図3は、ウエハWの一例を示す断面図である。例えば図3に示すように、本実施形態におけるウエハWは、下地膜BL、有機膜OL、およびレジストマスクRMを有する。下地膜BLは、有機膜OLの下地を構成する膜である。下地膜BLは、金属膜MLおよびシリコン基板SUBを含む。金属膜MLは、下地膜BLの上層に形成され、有機膜OLに接している。金属膜MLは、例えば、窒化チタン(TiN)等で構成される。有機膜OLは、例えばBARC(Bottom Anti Reflective Coating)である。有機膜OLは、第1の有機膜の一例であり、レジストマスクRMは、マスク膜および第2の有機膜の一例である。
上述のように構成されたエッチング装置10は、例えば図4に示す処理を実行する。図4は、エッチング処理の一例を示すフローチャートである。
・圧力:80mT
・マイクロ波の電力:2000W
・高周波バイアスの電力:0W
・処理時間:10秒
・中央導入部50から供給されるCH3Fガス:40sccm
・中央導入部50から供給されるHeガス:175sccm
・周辺導入部52から供給されるHeガス:175sccm
・圧力:80mT
・マイクロ波の電力:1000W
・高周波バイアスの電力:150W
・処理時間:40秒
・中央導入部50から供給されるN2ガス:100sccm
・周辺導入部52から供給されるN2ガス:100sccm
・中央導入部50から供給されるH2ガス:124sccm
・圧力:80mT
・マイクロ波の電力:1000W
・高周波バイアスの電力:50W
・中央導入部50から供給されるN2ガス:100sccm
・周辺導入部52から供給されるN2ガス:100sccm
・中央導入部50から供給されるH2ガス:124sccm
ここで、図5に示した初期状態のレジストマスクRMの組成比を測定したところ、例えば図8のようになった。図8は、初期状態におけるレジストマスクRMの組成比の一例を示す図である。初期状態におけるレジストマスクRMには、例えば図8に示すように、87.8%の炭素元素、および、12.2%の酸素元素が含まれていた。
ここで、改質処理によって有機膜OLに形成された改質層のエッチング量について実験を行った。図17は、高周波バイアスの電力とエッチング量の関係の一例を示す図である。例えば図17に示すように、改質層を有さない有機膜OLでは、50W以下の高周波バイアスにおいても有機膜OLのエッチングが可能であるが、改質層を有する有機膜OLでは、50W以下の高周波バイアスでは、有機膜OLのエッチングがストップする。また、実験では、100W以上の高周波バイアスであれば、改質層を有する有機膜OLであってもエッチングが可能であった。なお、図17に示される傾向から、50Wより大きい電力の高周波バイアスであれば、改質層を有する有機膜OLであってもエッチングが可能であると考えられる。
・圧力:80mT
・改質処理時のマイクロ波の電力:2000W
・改質処理の時間:10秒
・改質処理時に中央導入部50から供給されるCH3Fガス:40sccm
・改質処理時に中央導入部50から供給されるHeガス:175sccm
・改質処理時に周辺導入部52から供給されるHeガス:175sccm
・エッチング処理時のマイクロ波の電力:1000W
・エッチング処理の時間:30秒
・エッチング処理時に中央導入部50から供給されるN2ガス:100sccm
・エッチング処理時に周辺導入部52から供給されるN2ガス:100sccm
・エッチング処理時に中央導入部50から供給されるH2ガス:124sccm
・圧力:80mT
・改質処理時のマイクロ波の電力:2000W
・改質処理時の高周波バイアス:0W
・改質処理時間:10秒
・改質処理時に中央導入部50から供給されるCH3Fガス:40sccm
・改質処理時に中央導入部50から供給されるHeガス:175sccm
・改質処理時に周辺導入部52から供給されるHeガス:175sccm
・エッチング処理時のマイクロ波の電力:1000W
・エッチング処理時の高周波バイアス:150W
・エッチング処理時に中央導入部50から供給されるN2ガス:100sccm
・エッチング処理時に周辺導入部52から供給されるN2ガス:100sccm
・エッチング処理時に中央導入部50から供給されるH2ガス:124sccm
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
ML 金属膜
OL 有機膜
RM レジストマスク
SUB シリコン基板
W ウエハ
10 エッチング装置
12 チャンバ
14 アンテナ
20 ステージ
32 マイクロ波発生器
50 中央導入部
52 周辺導入部
Claims (11)
- 下地膜、第1の有機膜、およびマスク膜が積層された被処理体をチャンバ内に搬入し、チャンバ内のステージ上に載置する搬入工程と、
前記チャンバ内に炭素元素、水素元素、およびフッ素元素を含む第1のガスを供給する第1の供給工程と、
前記チャンバ内に前記第1のガスのプラズマを生成し、前記マスク膜および前記マスク膜に覆われていない前記第1の有機膜の表面を改質する改質工程と、
前記チャンバ内に前記第1の有機膜をエッチングするための第2のガスを供給する第2の供給工程と、
前記ステージに第1の電力の高周波バイアスを印加すると共に、前記チャンバ内に第2のガスのプラズマを生成することにより、前記マスク膜に覆われていない前記第1の有機膜の表面に形成された改質層を除去する除去工程と、
前記ステージに前記第1の電力より低い第2の電力の高周波バイアスを印加すると共に、前記チャンバ内に第2のガスのプラズマを生成することにより、除去された前記改質層の下層の前記第1の有機膜をエッチングするエッチング工程と
を含むことを特徴とするエッチング方法。 - 前記マスク膜は、第2の有機膜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。
- 前記除去工程においてステージに印加される高周波バイアスの電力は、100W以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のエッチング方法。
- 前記第1のガスには、ハイドロフルオロカーボンガスが含まれることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のエッチング方法。
- 前記ハイドロフルオロカーボンガスは、化学式CxHyFz(x、y、およびzは、自然数)で表され、価数yは価数zと等しいか、あるいは、価数zより大きいことを特徴とする請求項4に記載のエッチング方法。
- 前記ハイドロフルオロカーボンガスは、CH3FまたはCH2F2の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項5に記載のエッチング方法。
- 前記第2のガスは、窒素元素および水素元素を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のエッチング方法。
- 前記第2のガスは、N2ガスおよびH2ガスの混合ガスであることを特徴とする請求項7に記載のエッチング方法。
- 前記下地膜は、前記第1の有機膜に接触する金属膜を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のエッチング方法。
- 前記改質工程、前記除去工程、および前記エッチング工程において生成されるプラズマは、RLSA(Radial Line Slot Antenna)を介してチャンバ内に放射されたマイクロ波により生成されることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のエッチング方法。
- チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、下地膜、第1の有機膜、およびマスク膜が積層された被処理体を載置するステージと、
前記チャンバ内に、炭素元素、水素元素、およびフッ素元素を含む第1のガスを供給する第1の供給部と、
前記チャンバ内に前記第1の有機膜をエッチングするための第2のガスを供給する第2の供給部と、
前記チャンバ内に前記第1のガスまたは前記第2のガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
前記第1の供給部、前記第2の供給部、および前記プラズマ生成部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記被処理体が前記ステージ上に載置された状態で、前記チャンバ内に前記第1のガスを供給する第1の供給工程と、
前記チャンバ内に第1のガスのプラズマを生成し、前記マスク膜および前記マスク膜に覆われていない前記第1の有機膜の表面を改質する改質工程と、
前記チャンバ内に前記第2のガスを供給する第2の供給工程と、
前記ステージに第1の電力の高周波バイアスを印加すると共に、前記チャンバ内に前記第2のガスのプラズマを生成することにより、前記マスク膜に覆われていない前記第1の有機膜の表面に形成された改質層を除去する除去工程と、
前記ステージに前記第1の電力より低い第2の電力の高周波バイアスを印加すると共に、前記チャンバ内に前記第2のガスのプラズマを生成することにより、除去された前記改質層の下層の前記第1の有機膜をエッチングするエッチング工程と
を実行することを特徴とするエッチング装置。
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