KR101353012B1 - 시료 처리 장치, 시료 처리 시스템 및 시료의 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼의 전체면에 양호한 재현성으로 진공 자외광을 조사하고, 양호한 재현성으로 웨이퍼를 VUV(진공 자외선) 처리할 수 있는 VUV광 처리 장치를 제공한다. 가스 공급 장치와 진공 배기 장치가 접속되어, 내부가 감압 가능한 용기와, 당해 용기의 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단으로 이루어지는, 200nm 이하의 파장을 포함하는 VUV광을 발하는 플라즈마 광원과, 상기 용기의 내부에 있어서 피처리재를 재치하는 스테이지의 사이에, 200nm 이하의 파장을 포함하는 당해 VUV광을 투과하지만, 플라즈마 중의 전자, 이온, 래디컬을 투과하지 않고, 당해 피처리재보다 외경 사이즈가 큰, VUV 투과 필터를 설치한 VUV광 처리 장치.

Description

시료 처리 장치, 시료 처리 시스템 및 시료의 처리 방법{SAMPLE TREATMENT DEVICE, SAMPLE TREATMENT SYSTEM, AND METHOD FOR TREATING A SAMPLE}
본 발명은, 시료 처리 장치, 시료 처리 시스템 및 시료의 처리 방법에 관한 것으로, 특히, 플라즈마 광원에 의한 VUV광(진공 자외광)을 이용하여 시료의 처리를 행하는 시료 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 또한, VUV광을 이용하여 패턴 형상의 라인의 측면 또는 라인 폭의 요철을 저감할 수 있는 시료 처리 시스템 및 시료 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 기판(웨이퍼) 등의 시료에, VUV(Vacuum Ultra-Violet)광을 조사하여 처리를 실시하는 것으로서, VUV광(진공 자외광) 처리 장치가 개발되고 있다.
종래의 파장 200nm 이하의 엑시머 램프 등을 이용한 VUV광(진공 자외광) 처리 장치는, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 튜브 형상의 엑시머 램프를 복수 설치하고, 피가공 시료인 웨이퍼에 진공 자외광을 조사하여, 웨이퍼를 처리하는 것이 일반적이다.
이러한, 엑시머 램프를 사용한 종래의 VUV광(진공 자외광) 처리 장치에 있어서는, 예를 들면, 파장 200nm 이하의 유전체 배리어 방전을 이용한 원통 형상 엑시머 램프가 램프 하우스 내에 설치되어 있다. 원통 형상 엑시머 램프는, 파장 172nm의 엑시머 광을 방출하는 Xe 엑시머 램프를 사용하는 경우가 많다. 처리실 내에는, 피처리재인, 예를 들면, 직경 300mm의 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지 상에 재치(載置)된다. 또, 램프 하우스와 처리실 사이에는, 원통 형상 엑시머 램프로부터 방사되는 진공 자외광이, 웨이퍼에 조사되도록, 진공 자외광을 투과할 수 있는 창이 설치되어 있다. 이 경우, 창 재료로서는, 예를 들면, 파장 172nm의 엑시머 광이 투과 가능한 합성 석영의 평평한 판이 사용된다. 램프 하우스와 처리실은, 창으로 격벽되어 있다.
램프 하우스에는, 가스 도입구와 가스 배출구가 설치되어 있고, 이 경우, N2 가스를 도입하고, 램프 하우스 안을 N2로 치환함으로써, 공기 중의 O2에 의한 진공 자외광의 감쇠를 억제하고 있다. 동시에, N2 가스 도입에 의해, 원통 형상 엑시머 램프 및 창을 냉각하여, 합성 석영의 온도 증가에 의한, 진공 자외광의 투과 한계의 시프트에 따르는 진공 자외광의 광 강도 감소를 경감하고 있다. 마찬가지로, 처리실에도, 가스 도입구와 가스 배출구가 설치되어 있고, 이 경우, N2 가스를 도입하여, 처리실 안을 N2로 치환함으로써, 진공 자외광의 공기 중의 O2에 의한 감쇠를 억제하고 있다.
또, 다른 예에서는, 처리실에 설치한 진공 배기구와 진공 배기 시스템에 의해, 처리실 안을 진공으로 하고, 웨이퍼에 진공 자외광을 조사한다. 또 다른 예에서는, 처리실에 설치한 진공 배기구 및 가스 도입구와 진공 배기 시스템 및 가스 공급 시스템에 의해, 처리 안을 진공 배기 후, 가스를 도입하고, 감압 하에서, 웨이퍼에 진공 자외광을 조사한다.
VUV(진공 자외광) 처리 장치의 애플리케이션에는, Low-k 큐어, 포스트 리소그래피(리소그래피 후의 레지스트 LWR 저감, 즉 VUV 큐어) 등이 있다. 이 중, 레지스트 LWR 저감에 관한 기술로서는, 특허문헌 2와 같이, HBr 플라즈마, N2 플라즈마 등에 의한 플라즈마 처리, 즉, 플라즈마 큐어에서의 레지스트 LWR 저감이 있다.
반도체 집적 회로의 집적도를 높이기 위해서는, 미세 패턴을 형성하는 기술이 필요하고, 일반적으로, 반도체 제조 공정에서는, 포토리소그래피 기술이 사용된다.
포토리소그래피 기술에서는, 먼저, 반도체 기판 상에 적층된 박막 상에, 포토레지스트 재료를 도포하고, 노광 장치에 의해 자외선 등을 조사한다. 이에 따라, 포토 마스크에 형성되어 있는 회로 패턴은 상기 레지스트 재료에 전사되고, 전사된 레지스트 재료에는, 현상 처리를 더 실시한다.
현상된 포토레지스트의 회로 패턴을 베이스의 적층화된 박막에 전사하는 처리에는, 일반적으로 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 통상, 플라즈마 처리 장치는, 진공 용기, 당해 진공 용기 내에 형성되는 처리실 안을 소정 압력으로 유지하는 배기계, 플라즈마용 가스의 공급계, 웨이퍼를 재치하여 고정하는 웨이퍼 재치용 전극, 및 플라즈마를 생성하기 위한 안테나를 포함하는 상부 전극을 구비한다. 처리실 내에는, 처리 가스를 도입하고, 도입한 처리 가스(혼합 가스) 내에서 글로우 방전을 발생시킴으로써 플라즈마를 생성시킨다. 생성된 플라즈마에 의해 반응성이 높은 래디컬, 이온을 발생시킴으로써, 에칭 처리를 행한다.
에칭 처리에 의해 미세 게이트 전극을 형성하는 방법에 대해서는, 예를 들면 특허문헌 3에는, 반도체 기판 상에 절연막, 도전층, 유기 재료층을 형성하고, 상기 유기 재료층 상에 포토리소그래피 기술을 이용하여 마스크 치수 β의 제1 마스크 패턴을 형성하고, Cl2와 O2의 혼합 가스를 이용하여 상기 유기 재료층을 에칭함과 함께 제1 마스크 패턴을 슈링크시켜서 마스크 치수 Y(<β)의 제2 마스크 패턴을 형성하고, 제2 마스크 패턴을 이용하여 도전층을 에칭하여, 마스크 치수 β보다 치수가 작은 게이트 전극을 얻는 것이 나타나 있다.
또, 레지스트의 에칭 내성을 개선하는 방법으로서는, 전자선을 조사함으로써 포토레지스트를 큐어하는 프로세스(특허문헌 4 참조), 또는, 현상하여 얻어진 레지스트 패턴에 파장 200nm 이하의 진공 자외광을 조사하여 큐어하는 프로세스(특허문헌 5 참조)가 나타나 있다.
일본 특허 공개 제2005-158796호 공보 일본 특허 공개 제2008-198988호 공보 일본 특허 공개 제2001-308076호 공보 일본 특허 공개 제2003-316019호 공보 일본 특허 공개 제2005-197349호 공보
특허문헌 1과 같이, 튜브 형상의 엑시머 램프를 복수 설치하고, 피처리재인 웨이퍼에 진공 자외광을 조사하여, 웨이퍼를 처리하는 것이 일반적이다. 진공 자외광의 조사광 강도의 안정성, 경시(經時) 변화에 대해서는, 충분히 고려되고 있지 않았다. 엑시머 램프의 수명은, 통상, 1,000∼1,500 시간의 점등으로, 초기 광 강도의 75∼50%로 감소하는 것이 일반적이다. 또, 엑시머 램프의 광 강도의 감쇠 특성은, 개개의 램프에서 편차가 있기 때문에, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 튜브 형상의 엑시머 램프를 복수 설치하는 경우, 광 강도의 경시 변화뿐만 아니라, 웨이퍼면 내 균일성의 경시 변화에 대해서도 배려할 필요가 있으나, 종래 이 점에 관하여, 충분히 고려되고 있지 않았다.
상기 상황 하에서, N2 가스 도입에 의한, 원통 형상 엑시머 램프 및 창의 냉각은 충분하지 않고, 합성 석영의 온도 증가에 기인한 경시 변화 억제가 곤란한 것을 알 수 있다. 또, 복수의 엑시머 램프를 사용하는 경우에는, 각 엑시머 램프의 경시 변화에 편차가 생기기 때문에, 웨이퍼에 조사하는 광 강도의 균일성을 유지하는 것도 곤란하다. 또, 봉입된 가스의 리크나 램프의 벽면 온도의 상승에 따른 압력 변화나, 튜브 벽과 가스의 반응 등에 의한 가스 조성의 변화, 엑시머 램프의 튜브벽 재료의 진공 자외광의 투과 특성의 변화에 기인하는 장기적인 경시 변화도 생긴다. 최종적으로는, 엑시머 램프는, 일정 광량 이하가 되면, 교환하는 것이 통상이며, 교환하지 않는 경우에는, 어느 시간에서, 점등이 되지 않는 케이스가 많다. 따라서, 엑시머 램프는 소모품이며, 러닝 코스트가 고가가 된다는 과제가 있다.
한편, 특허문헌 2에 개시된 플라즈마 큐어에서는, 플라즈마 처리의 재현성이 양호하고, 경시 변화가 작다. 그러나, 발명자 등의 연구에 의하면, 플라즈마 큐어 후의 레지스트 패턴 폭(CD)의 차, 특히, 소(疎) 패턴부와 밀(密) 패턴부에서의 CD 변화의 차, 즉, 소밀차(疎密差)가 커진다. 바꿔 말하면, 플라즈마 큐어는, 레지스트 LWR 저감과 소밀 CD차 저감을 양립하는 것이 곤란하다. 특허문헌 2의 발명에서는, 이 점에 대해서는, 충분하게 고려되고 있지 않다.
이상과 같이, 종래의 파장 200nm 이하의 엑시머 램프 등을 이용한 VUV광(진공 자외광) 처리 장치에서는, 진공 자외광의 웨이퍼로의 조사 광 강도의 경시 변화에 대해서는, 충분히 배려되어 있지 않고, 웨이퍼를 양호한 재현성으로 처리하는 것이 곤란하다는 과제가 있었다.
또, 종래의 플라즈마 처리 장치에서는, 웨이퍼를 양호한 재현성으로 처리할 수 있으나, 소밀 CD차의 저감이 곤란하다는 과제가 있었다.
또한, 포토리소그래피 기술에 있어서의 노광 처리에서는, 노광광의 단파장화에 의한 해상도의 향상이 진행되고 있고, KrF(크립톤·불소) 엑시머 레이저(파장 248nm) 대신 ArF(아르곤·불소) 엑시머 레이저(파장 193nm)에 의한 드라이 노광, 액침 노광이 주류가 되어 있으며, 장래적으로는 더블 패터닝 기술이나 EUV(Extreme Ultra Violet) 노광이 예정되어 있다.
포토리소그래피 기술에 있어서의 노광에서는, 노광한 광이 레지스트 바닥부까지 충분한 강도를 가지고 도달하는 것이 필요하다. 그러나, 박막 표면에서의 반사나 단차부 등에서의 난반사에 의해, 포토레지스트 재료의 불필요한 부분이 감광되고, 또, 감광의 불균일이 생긴다. 이러한 경우에는, 현상했을 때에 형성된 포토레지스트의 회로 패턴의 표면 또는 측면에는 불필요한 요철이 발생한다.
또, 레지스트 폴리머 사이즈의 불균일, 폴리머의 응집, 화학 증폭 반응에 있어서의 산 확산의 불균일에 의해서도 레지스트 표면 또는 측면에 불필요한 요철이 형성된다.
또, 미세화에 대응하기 위하여, 포토레지스트 재료는 노광 광원에 따라 분자 구조가 개량되어 있고, 이에 따라, 포토레지스트 마스크 패턴의 플라즈마 에칭 내성의 저하 또는 초기 막 두께의 부족이 새로운 과제가 되어 왔다.
플라즈마 에칭 내성의 저하 또는 초기 막 두께의 부족은, 이것에 기인하여 마스크 패턴에 있어서의 라인 측면의 요철(LER; Line Edge Roughness) 또는 라인 폭의 요철(LWR; Line Width Roughness)이 증가한다. 이 현상은, 금후의 미세화의 가속에 있어서, 지금까지 이상으로 반도체 디바이스 특성에 영향을 미칠 것으로 생각된다.
또, 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 상기 요철이 형성된 포토레지스트 회로 패턴을 마스크로서, 베이스의 적층화된 박막의 에칭 처리를 행하면, 에칭 처리된 베이스의 박막의 측면에도, 포토레지스트의 표면 또는 측면과 동일한 요철이 형성되게 된다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼의 전체면에 양호한 재현성으로 진공 자외광을 조사하고, 양호한 재현성으로 웨이퍼를 처리하는 것에 적합한, VUV광을 이용한 시료 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 시료면 내의 균일성이 우수한 시료 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, VUV 투과율을 향상시켜, 효율적으로 웨이퍼를 VUV광 처리할 수 있는 시료 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 배선 패턴의 형성 공정에 있어서, 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 막의 표면 또는 측면에 생기는 요철을 억제하여 고정밀도의 에칭 처리가 실현 가능한, 플라즈마 처리 기술을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 VUV광 처리 장치는, 용기와, 상기 용기의 내부에 있어서 플라즈마가 생성되는 플라즈마 생성 공간과, 상기 용기의 내부이고, 또한, 상기 플라즈마 생성 공간에 형성되어 상기 플라즈마를 광원으로 하는 처리 공간과, 상기 용기의 내부를 감압하는 진공 배기 장치를 구비하고, 상기 처리 공간은, 피처리재를 설치하는 시료 재치면을 가지는 재치대를 내부에 가지고, 상기 플라즈마 생성 공간에 면하고, 또한, 상기 시료 재치면을 덮도록 하여 상기 재치대의 상방에 배치된 광학 필터와 상기 재치대를 둘러싸 배치된 측벽을 가지고 상기 플라즈마 형성 공간에 대하여 닫혀져 있고, 상기 광학 필터는, 상기 플라즈마 광원에 포함되는 200nm 이하의 파장을 포함하는 VUV광을 투과하는 VUV 투과 필터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 플라즈마 광원을 채용함으로써, 시료의 전체면에 양호한 재현성으로 진공 자외광을 조사하고, 양호한 재현성으로, 시료를 VUV광(진공 자외선) 처리할 수 있다는 효과가 있다.
또, 플라즈마 광원을 채용함으로써, 시료면 내의 균일성이 우수한 시료 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 필터의 판 두께를 최대한 얇게 하여, VUV 투과율을 향상시켜서, 효율적으로 웨이퍼를 VUV광 처리할 수 있다.
또, 본 발명의 다른 특징에 의하면, 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 막의 표면 또는 측면에 생기는 요철을 억제하여 고정밀도의 에칭 처리를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예가 되는, 유자장(有磁場) 마이크로파 플라즈마 광원을 이용한 VUV광(진공 자외광)에 의한 시료 처리 장치의 종단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 있어서, VUV 투과창(VUV 투과 필터)으로서 합성 석영을 이용한 경우의, VUV광(진공 자외광)의 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 실시예에 있어서의, 컨트롤러에 의한 제어의 플로우 차트이다.
도 4a는 제1 실시예가 되는 시료 처리 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4b는 제1 실시예가 되는 시료 처리 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4c는 제1 실시예가 되는 시료 처리 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4d는 제1 실시예가 되는 시료 처리 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5a는 플라즈마 생성용 가스인 N2로 방사되는 N, Br의 VUV 스펙트럼을 나타내는(참고 문헌: NIST 데이터를 참고로 작성) 도면이다.
도 5b는 플라즈마 생성용 가스인 HBr로 방사되는 N, Br의 VUV 스펙트럼을 나타내는(참고 문헌: NIST 데이터를 참고로 작성) 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 있어서의, 플라즈마 광원을 이용한 VUV 큐어의 처리 상황을 설명하는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 있어서, VUV 큐어에 있어서의 VUV광의 적산 광량과 LWR(초기 LWR로부터의 변화율)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 있어서, VUV 큐어에 있어서의 VUV광의 적산 광량과 소부와 밀부의 CD 변화율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7c는 도 7b의 데이터를 기반으로, 본 발명의 실시예에 있어서의, VUV광의 적산 광량과 소밀 CD차의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 비교예에 있어서의, 플라즈마 광원을 이용한 VUV 큐어의 처리 상황을 설명하는 도면이다.
도 9a는 비교예에 있어서, 플라즈마 큐어에 있어서의 플라즈마 큐어 시간과 레지스트 LWR 저감률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9b는 비교예에 있어서, 플라즈마 큐어 시간과 소부와 밀부의 CD 변화율의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9c는 도 9b의 데이터를 기반으로, 비교예에 있어서의, 플라즈마 큐어 시간과 소밀 CD차의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10a는 본 발명의 제2 실시예인 유자장 마이크로파 플라즈마 광원을 이용한 VUV광(진공 자외광)에 의한, 시료 처리 장치의 주요부의 종단면도이다.
도 10B는 제2 실시예가 되는 시료 처리 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예가 되는 유자장 마이크로파 플라즈마 광원을 이용한 VUV광(진공 자외광)에 의한, 시료 처리 장치의 종단면도이다.
도 12는 제3 실시예에 있어서의, 컨트롤러에 의한 제어의 플로우 차트이다.
도 13은 발명의 제4 실시예가 되는 유자장 마이크로파 플라즈마 광원에 의한 VUV(진공 자외광) 처리 장치의, 종단면도이다.
도 14a는 본 발명의 제5 실시예인 원통 형상 유도 결합형(ICP) 플라즈마 광원에 의한 VUV(진공 자외광) 처리 장치의, 종단면도이다.
도 14b는 본 발명의 제5 실시예에 있어서의, VUV광 강도 분포의 보정 기능을 구비한 VUV 투과 필터의 종단면도이다.
도 15a는 본 발명의 제6 실시예인 평판 형상 유도 결합형(ICP) 플라즈마 광원 또는 TCP(Transformer Coupled Plasma) 플라즈마 광원에 의한, VUV(진공 자외광) 처리 장치의, 종단면도이다.
도 15b는 본 발명의 제6 실시예에 있어서의, VUV광 강도 분포의 보정 기능을 구비한 VUV 투과 필터의 종단면도이다.
도 16은 본 발명의 제7 실시예인 사다리꼴 형상 유도 결합형(ICP) 플라즈마 광원에 의한 VUV(진공 자외광) 처리 장치의, 종단면도이다.
도 17a는 본 발명의 제8 실시예가 되는, VUV광 강도 분포의 보정 기능을 구비한 VUV 투과 필터의 종단면도이다.
도 17b는 도 17a의 VUV 투과 필터에 있어서의 광 강도 보정 관통의 관통 패턴의 예이다.
도 18은 본 발명의 제9 실시 형태에 관련된 플라즈마 에칭 처리 장치의 구성 개략을 나타내는 도면이다.
도 19는 제9 실시 형태에 있어서의 진공 자외선 조사 유닛의 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 에칭 처리(비교예)를 설명하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제10 실시 형태에 관련된 에칭 처리를 설명하는 도면이다.
도 22는 제10 실시 형태에 의한, 진공 자외선 조사의 효과를 나타내는 도면이다.
도 23은 제10 실시 형태에 의한, 라인 폭의 요철(LWR)에 미치는 효과를 설명하는 도면이다.
도 24a는 본 발명의 제11 실시예인 플라즈마 광원을 이용한 VUV광(진공 자외광)에 의한, 시료 처리 장치의 주요부의 종단면도이다.
도 24b는 제11 실시예가 되는 시료 처리 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
본 발명의 대표적인 실시예에 의하면, 시료 처리 장치는,
가스 공급 장치와 진공 배기 장치가 접속되어, 내부가 감압 가능한 용기와,
당해 용기 내부의 플라즈마 생성 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단으로 이루어지는, 200nm 이하의 파장을 포함하는 VUV광을 발하는 플라즈마 광원과,
플라즈마 광원과 피처리 시료 사이에, 상기 200nm 이하의 파장을 포함하는 VUV광을 투과하지만, 상기 플라즈마 중의 전자, 이온, 래디컬을 투과하지 않고, 상기 피처리 시료보다 외경 사이즈가 큰 VUV 투과 필터를 구비하고 있다.
상기 VUV 투과 필터는, 예를 들면, 합성 석영, MgF2, CaF2, LiF, 사파이어 등을 이용하여 구성되어 있다.
이들의 구성에 의해, 상기 피처리 시료의 전체면에 양호한 재현성으로 진공 자외광을 조사하고, 양호한 재현성으로 상기 피처리 시료를 처리하는 것에 적합한 VUV(진공 자외선) 처리 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1 실시예를, 도 1 내지 도 9c를 참조하면서 설명한다.
우선, 도 1에, 제1 실시예인 유자장 마이크로파 플라즈마 광원을 이용한, VUV광 처리 장치의 종단면도를 나타낸다.
도 1에 있어서, 1은 플라즈마 생성용 마이크로파를 생성하는 마그네트론이다. 마이크로파는, 직사각형 도파관(2), 정합기(3), 원-직사각형 변환기(21), 원형 도파관(4), 공동(空洞) 공진기(5), 및 석영판(6)을 통하여 대략 원통 형상의 용기(8)에 도입된다. 7은 용기(8)의 상부에 배치된 석영 샤워 플레이트이며, 가스 배관(9)으로부터 공급되는 플라즈마 생성용 프로세스 가스가 용기(8)에 공급된다. 또, 용기(8)의 배기 덕트(12)에는, 개폐 밸브(13) 및 배기 속도 가변 밸브(10)를 통하여 진공 배기 장치(14)가 접속되어 있다. 용기(8)의 하부에는 피처리용 웨이퍼(15)를 재치하기 위한 웨이퍼 재치 전극(11)이 설치되어 있다. 웨이퍼 재치 전극(11)에는, 웨이퍼(15)의 전체를 덮도록 하여 VUV광 처리 공간(16)이 설치되어 있다. 즉, 웨이퍼 재치 전극(11)의 웨이퍼 재치면을 둘러싸는 위치에 배치된 고리 형상의 가동측벽(27)과, 이 가동측벽에 외연(外緣)이 유지된 광학 필터(24)로 둘러싸인 VUV광 처리 공간(16)이 형성되어 있다. 광학 필터로서는, 예를 들면, VUV 투과 필터(24)를 사용한다. 용기(8) 내에서, 또한, VUV 투과 필터(24)보다 상측의 공간은, 플라즈마 생성 공간(17)이 되어 있다. 용기(8)의 외측에는, 용기(8) 내에 자장을 형성하기 위한 코일(18, 19), 및 요크(20)가 배치되어 있다. 또, VUV 투과 필터(24) 및 고리 형상의 가동측벽(27)은, 상하 기구(28)에 의해 상하동(上下動)된다.
이와 같이, 제1 실시예가 되는 VUV광 처리 장치는, 내부가 감압 가능한 용기(8), 및, 이 용기의 내부에 형성된 VUV광 처리 공간(16)과 플라즈마 생성 공간 (17)을 구비하고 있다.
본 실시예의 VUV광 처리 장치(이하의 실시예에서도 동일)는, 컴퓨터를 포함하는 제어부(300)를 구비하고 있다. 제어부(300)는, 용기 내 압력 조정 유닛(301), 전원 제어 유닛(302), 가스 공급 제어 유닛(303), VUV 투과 필터 위치 제어 유닛(304), 피처리 장치 반송 유닛(305), 웨이퍼 온도 제어 유닛(도시 생략) 등을 구비하고 있고, 이들은, 컨트롤러(310)로 제어된다.
용기 내 압력 조정 유닛(301)은, 개폐 밸브(13), 배기 속도 가변 밸브(10), 진공 배기 장치(14)를 제어하여 용기(8) 안을, 소정의 진공도로 감압한다.
전원 제어 유닛(302)의 제어에 의해, 마그네트론(1)으로부터 발진한, 주파수 2.45GHz의 마이크로파는, 아이솔레이터(도시 생략), 파워 모니터(도시 생략), 정합기(3)를 경유하여 직사각형 도파관(2) 안을 직사각형 TE10 모드로 전파하고, 원-직사각형 변환기(21)를 경유하여, 원형 도파관(4) 안을 원형 TE11 모드로 전파하며, 공동 공진기(5)를 전파 후, 석영판(6), 석영 샤워 플레이트(7)를 통하여, 플라즈마 생성 공간(17)에 입사된다.
가스 공급 제어 유닛(303)은, 용기(8) 내에 신선한 가스를, 웨이퍼 처리의 기간, 상시 공급한다. 즉, 가스 공급 제어 유닛(303)에 의해 제어되는 플라즈마 생성용 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(도시 생략)를 통하여, 가스 배관(9)을 지나, 석영판(6)과 석영 샤워 플레이트(7) 사이를 통과하여, 석영 샤워 플레이트(7)의 가스 구멍으로부터 용기(8) 내의 플라즈마 생성 공간(17)에 도입된다. 또, 플라즈마 생성 공간(17)은, 코일(18, 19), 요크(20)에 의해 생성되는 자장 영역 내에 있다.
용기 내 압력 조정 유닛(301)으로 제어되는 배기 속도 가변 밸브(10)에 의해 용기(8) 내의 압력이 원하는 값으로 조정된 후, 플라즈마 생성 공간(17)에 도입된 플라즈마 생성용 가스가, 마이크로파와 자장의 상호 작용에 의해 플라즈마화된다. 이 플라즈마에는, 200nm 이상의 파장뿐만 아니라 200nm 이하의 파장의 VUV광(진공 자외광)이 포함되어 있다.
VUV광(진공 자외광)을 포함하는 플라즈마 광원이 되는 플라즈마를 생성하기 위하여, 신선한 가스를 상시 공급한다. 플라즈마 생성 공간(17)에 공급하는 가스로서는, Ar, Xe, He, Ne, Kr 등의 불활성 가스, HBr, HCl, N2, O2, H2, SF6, NF3 등의 비퇴적성 가스, 또는, 이들의 혼합 가스가 이용된다. 일례로서, 플라즈마 생성 공간(17) 내에는, 도입되는 2.45GHz의 마이크로파와 전자 사이클로트론 공명(ECR)을 발생시키는 자속 밀도 875Gauss의 자장 영역이, 플라즈마 생성 공간(17)의 중심축 및 마이크로파의 도입 방향에 대하여 수직으로, 또한, 플라즈마 생성 공간(17)의 중심축에 대한 단면 방향에 대하여, 전체면에 형성되어 있다. 이 2.45GHz의 마이크로파와 875Gauss의 자장의 상호 작용에 의해 주로 생성된 플라즈마보다 200nm 이하의 파장을 포함하는 VUV광(진공 자외광)이 방사되어, 플라즈마 광원이 된다.
VUV 투과 필터 위치 제어 유닛(304)은, VUV 투과 필터(24)의 상하 기구(28)를 제어하는 기능을 가지고 있고, 웨이퍼 재치용 전극(11)에 웨이퍼(15)를 설치 후, VUV 투과 필터(24)가 하강하여, 웨이퍼(15) 근방을 처리 공간으로서, 개략, 밀폐함으로써 VUV광 처리 공간(16)을 구성한다. 그리고, VUV광 처리 후, VUV 투과 필터(24)가 상승하여, 웨이퍼(15)를 반출한다.
피처리 장치 반송 유닛(305)은, 웨이퍼(15)를 주고 받기 위한 밀어올림 핀(53)(도 4a)이나, 웨이퍼 반송용 로봇(도시 생략) 등을 구비하고 있다. 또, 웨이퍼 재치 전극(11)에 정전기 흡착 기구(도시 생략) 등을 이용한 웨이퍼 고정 수단을 설치한다.
웨이퍼 온도 제어 유닛은, 웨이퍼 재치 전극(11)에 설치된 칠러 유닛(도시 생략)에 의한 냉매의 순환을 제어하거나, 히터를 매설한 온도 조절 기구(50)를 제어하여, 웨이퍼의 온도를 하는 기능을 가진다.
VUV광 처리 공간(16)의 내부는, 플라즈마 생성 공간(17)과 같이, 진공 배기 장치(14)에 의해, 예를 들면 10-3Pa 정도의 저(低)진공까지 감압된다. VUV 투과 필터(24)는, 그 외경 사이즈 D가 피처리재의 외경 사이즈보다 크다. 일례로서, 피처리재의 외경이 300mm인 경우, VUV 투과 필터(24)의 외경 D는 350mm 정도, 또, 피처리재의 외경이 450mm인 경우, VUV 투과 필터(24)의 외경 D는 500mm 정도가 바람직하다. 또, VUV 투과 필터(24)는, 플라즈마 중의 전자, 이온, 래디컬을 투과하지 않고, 광자(光子), 즉, 파장 200nm 이하의 파장을 포함하는 VUV광(진공 자외광)만을 투과한다. 이 VUV 투과 필터는, 예를 들면, 합성 석영, MgF2, CaF2, LiF, 사파이어 등으로 구성되어 있다. 이에 따라, VUV광 처리 공간(16) 내에서 웨이퍼 재치 전극(11) 상에 위치하는 피처리재(15)에는, 플라즈마 광원의 VUV광(진공 자외광)만이 조사된다. 또, VUV 투과 필터의 두께, 바꿔 말하면, VUV 투과 필터의 강도는, VUV 투과 필터의 양면의 차압 및 VUV 투과 필터 자체의 자중(自重)을 외연에서 유지할 수 있는 것이면 된다.
즉, 플라즈마 생성 공간(17)과 VUV광 처리 공간(16)의 차압과, VUV 투과 필터(24)의 직경에 의해, VUV 투과 필터(24)의 판 두께가 제한된다. VUV 투과 필터(24)의 판 두께가 작을수록, VUV 투과 필터(24)에 의한 VUV 투과율이 증가한다. 본 발명에서는, VUV광 처리 공간(16)이 플라즈마 생성 공간(17)과 동일한 진공 배기 장치(14)에 의해 감압되기 때문에, VUV 투과 필터의 상하면에 작용하는 압력차는 작다. 그 때문에, 웨이퍼의 외경이 커도 VUV 투과 필터의 판 두께를 최대한 얇게 하여, VUV 투과율을 향상시켜서, 효율적으로 웨이퍼(15)를 VUV광 처리할 수 있다.
또한, 고리 형상의 가동측벽(27)은, 알루미늄, 세라믹 등의 고전열 재료를 기재(基材)로 하여, 그 외측을, 석영 유리 등의 플라즈마에 의한 스퍼터 등으로 오염원이 되기 어려운 재료로 코팅 또는 커버하는 것이 바람직하다. 이에 따라, VUV 투과 필터가 플라즈마로부터 받는 열을 고리 형상의 가동측벽(27)을 통하여 웨이퍼 재치 전극(11)에 전도할 수 있다.
플라즈마 생성 공간(17)은, 전자 사이클로트론 공명에 의해 플라즈마를 생성하기 위하여, 충분한 높이(H1)가 필요하다. 한편, VUV광 처리 공간(16)의 높이(H2)는, 플라즈마 생성 공간(17)으로부터의 플라즈마 중의 전자, 이온, 래디컬의 진입 가능성을 적게 하기 위하여, VUV 투과 필터 그 변형에 의해 피처리재(15)와 접촉할 가능성이 없는 범위에서, 가능한 한 낮게 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, VUV 투과 필터가 그 상하면에 작용하는 압력차로 변형하는 양은 무시할 수 있을 만큼 작다. 그 때문에, 웨이퍼 또는 필터의 외경이 커도, VUV광 처리 공간(16)의 높이(H2)는 미소해도 된다. 보다 구체적으로는, VUV광 처리 공간(16)의 높이(H2)는, 필터 외경(D)의 5% 정도 이하로 하는 것이 바람직하다. 높이(H2)를 낮게 할수록, 플라즈마 중의 전자, 이온, 래디컬이 VUV광 처리 공간(16)에 들어갈 가능성을 저감할 수 있다. 또한, H2의 하한값은, 피처리 장치 반송 유닛(305)의 반송 아암의 동작에 지장이 없는 높이가 바람직하다. 또, H1은 300mm∼500mm 정도로 하는 것이 바람직하다.
상기 플라즈마 생성 공간(17)에서 플라즈마를 생성하고, 방사되는 VUV광(진공 자외광)은, 도입되는 가스, 압력, 마이크로파 출력, 자장 조건 등에서 다르다.
도 2에는, VUV 투과 필터(24)로서 합성 석영을 이용한 경우의 VUV광(진공 자외광) 투과 특성을 나타낸다. 이 경우, 개략, 파장 160nm 이상의 VUV광을 투과할 수 있다. 장래적으로는, 하한값이 파장 150nm 정도인 광학 필터의 개발도 예상되고 있다. VUV 투과 필터(24)의 직경은, 웨이퍼(15)의 직경보다 크다. 이 때문에, 플라즈마 생성 공간으로부터 방사되어, VUV 투과 필터(24)를 투과한 VUV광(진공 자외광)을 웨이퍼(15) 전체면에 조사하여, VUV광 처리를 할 수 있다.
도 3은, 제1 실시예에 있어서의, 컨트롤러에 의한 제어의 플로우 차트이다. 도 4a∼도 4d를 참조하면서, 제1 실시예가 되는 시료 처리 장치의 동작을 설명한다.
먼저, VUV 투과 필터(24) 및 고리 형상의 가동측벽(27)에는, 상하 기구(28)가 설치되어 있고, 도 4a에 나타내는 바와 같이, VUV 투과 필터(24) 및 고리 형상의 가동측벽(27)을 소정의 위치까지 상승시킨다(S301). 그리고, 용기(8) 안을 고진공도로, 예를 들면, 10-3Pa 정도까지 감압한다. 이에 따라, 용기(8) 내의 잔존 가스나 이물질을 배출한다(S302). 또한, 이 진공 배기는, 전체 웨이퍼의 처리가 완료될 때까지, 계속된다. 다음으로, 용기 내에 피처리 웨이퍼를 1매 반입하여(S303), 도 4b에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 재치용 전극(11) 상에 웨이퍼(15)를 재치하고, 정전 흡착에 의해 고정한다. 그리고, 용기(8) 안이 충분하게 고진공도, 예를 들면, 10-3Pa 또는 그 이하로 감압된 것을 확인한다(S304). 이 감압된 상태에서, VUV 투과 필터(24) 및 고리 형상의 가동측벽(27)을 하강시키고, 웨이퍼(15) 근방을, 개략, 밀폐함으로써 VUV광 처리 공간(16)을 형성한다(S305). 이 때, VUV광 처리 공간(16)과 플라즈마 생성 공간(17)은 실질적으로 동일한 압력(P16=P17)이 되어 있다. 또한, 필요에 따라 밀폐 후에도 처리 공간 안을 플라즈마 생성 공간과 마찬가지로 진공 배기를 계속하도록 해도 된다. 다음으로, 용기(8) 내에 플라즈마 생성용 처리 가스를 도입한다(S306). S305와 S306의 순서를 반대로 하여도 지장이 없다. 처리 공간(16) 내에도 약간의 처리 가스가 혼입될 가능성이 있으나, ECR 면이 VUV광 처리 공간(16)에 들어가지 않도록, 자장 조건을 제어하여 VUV광 처리 공간에서의 플라즈마의 생성을 억제하면 된다.
배기 속도 가변 밸브(10)에 의해 용기(8) 내의 압력 조정을 행한다(S307). 이에 따라, 용기(8) 안은, 예를 들면, 1Pa~10Pa 정도의, 플라즈마 생성 공간(17)에서 플라즈마를 생성하는데 적합한 압력으로 조정된다.
다음으로, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 용기(8) 내에 마이크로파를 공급하여, 플라즈마 생성 공간(17)에 플라즈마를 생성시킨다(S308). 이 플라즈마를 광원으로 하여, VUV 투과 필터(24)에 의해 이 플라즈마 광원 중의 VUV광만을 웨이퍼에 조사하여, 웨이퍼의 큐어 가공을 행한다. VUV광 처리의 종료 후, 용기(8) 내의 플라즈마 생성을 OFF로 하고(S309), 또한, 용기(8) 안으로의 가스 도입도 OFF로 한다 (S310). 또, 용기 내의 압력 조정도 OFF(가변 밸브를 전개(全開))로 한다(S311).
웨이퍼의 VUV광 처리 후, 도 4d에 나타내는 바와 같이, VUV 투과 필터(24) 및 고리 형상의 가동측벽(27)을 소정 위치까지 상승시키고(S312), 웨이퍼(15)를 용기(8)의 밖으로 반출한다(S313). 이하, 동일한 처리를, 모든 피처리 웨이퍼의 VUV광 처리가 완료될 때까지 반복한다(S303∼S314). VUV광 처리가 완료되면, VUV 투과 필터(24) 및 고리 형상의 가동측벽(27)을 초기 상태의 위치까지 하강시키고(S315), 종료한다.
도 5a, 도 5b에, 대표적인 프로세스 가스, N2, HBr 등으로 방사되는 N, Br의 VUV 스펙트럼을 나타낸다(참고 문헌: NIST의 수치 데이터를 참고로 작성).
플라즈마 광원 중의 VUV광은 각종 파장을 포함하고 있다. 합성 석영을 사용한 VUV 투과 필터(24)에 의하면, 대략, 파장 200nm∼160nm의 VUV광을 처리에 이용할 수 있다.
또, 종래로부터 알려져 있는 엑시머 램프에서는, 가스는 램프에 봉입되어 있으나, 본 발명의 플라즈마 광원의 경우에는, 웨이퍼(15) 처리 시에, 플라즈마 생성 공간에 매스 플로러(도시 생략)를 통하여, 안정적으로 신선한 가스를 상시 공급하기 때문에, VUV광(진공 자외광)을 양호한 재현성으로 방사할 수 있고, 웨이퍼(15)를 양호한 재현성으로, VUV광 처리할 수 있다는 효과가 있다.
또, 본 발명의 플라즈마 광원을 이용함으로써, 소밀 CD차의 저감을 도모하는 것이 가능해진다. 이하, 이 점에 대하여, 설명한다.
VUV광 처리의 애플리케이션의 하나로서, VUV 큐어가 있다. 웨이퍼(15) 상에 미세 가공용 마스크로서 패터닝된 레지스트에, 상기 VUV광(진공 자외광)을 조사한다. 우선, 도 6에 의해, 본 발명의 실시예에 있어서의, 플라즈마 광원을 이용한 VUV 큐어의 처리 상황을 설명한다. 도 6은, VUV 큐어의 처리 대상이 되는 웨이퍼(70)(반도체 기판(76) 상에 형성되어, 포토레지스트 마스크 패턴(71), 반사 방지막(72), 마스크층(73), 도전막층(74), 게이트 절연막층(75)을 포함하는, 주지의 게이트 전극 구조)를 나타내는 모식도이다. 본 발명에 의하면, VUV 투과 필터가 광자만을 투과시키기 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 미세 가공용 마스크(71)로서 소패턴부와 밀패턴부가 있는 경우에도, 소밀의 여하를 불문하고, 균일한 처리(77)를 행할 수 있어, 레지스트 LWR을 저감시키는 효과가 있다.
도 7a는, 본 발명에 있어서의 VUV광의 적산 광량과 LWR(초기 LWR로부터의 변화율)의 관계를 나타내는 것이다. 또, VUV광의 적산 광량과 소패턴부와 밀패턴부의 CD 변화율의 관계를 도 7b에 나타낸다. 또, 도 7b의 데이터를 기반으로, 본 발명의 실시예에 있어서의 VUV광의 적산 광량과 소밀 CD차의 관계를 도 7c에 나타낸다.
도 7a에 나타내는 바와 같이, VUV광의 조사와 함께 레지스트 LWR은 급격하게 감소하여, 초기 LWR 50%까지 저감하는 것을 알 수 있다. 또, 도 7b, 도 7c로부터, 본 발명에 의하면, 소밀 패턴 CD차를 억제하는 효과가 있는 것이 명확하다.
또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치의 경우에는, 플라즈마 처리 중에 가스를 도입하고, VUV광 처리 공간 내의 압력을 일정해지도록 조정하여, 가스를 진공 배기하기 때문에, 플라즈마 처리의 재현성이 양호하고, 경시 변화가 작다.
비교예로서, 도 8에 의해, VUV 투과 필터 없이 플라즈마 광원을 이용한 VUV 큐어의 처리 상황을 설명한다. 또한, 플라즈마 큐어에 있어서의 플라즈마 큐어 시간과 레지스트 LWR 저감율의 관계를 도 9a에, 마찬가지로 플라즈마 큐어 시간과 소부와 밀부의 CD 변화율의 관계를 도 9b에 나타낸다. 또, 도 9b의 데이터를 기반으로, 플라즈마 큐어 시간과 소밀 CD차의 관계를 도 9c에 나타낸다. 도 9a에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 큐어에 의해, 레지스트 LWR 저감 효과는 얻어지지만, 소밀 CD차가 커진다. 그 이유는, 발명자 등의 검토 결과에 의하면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 플라즈마에 의해 생성된 래디컬이, 소패턴부와 밀패턴부에 입사될 확률이 다른 것이 하나의 원인으로 생각된다.
본 발명에 의하면, 도 7b, 도 7c에 나타내는 바와 같이, VUV 큐어의 경우, 소패턴부, 밀패턴부 모두, VUV 조사에 의해 CD가 변화되지 않기 때문에, 소밀 CD차가 생기지 않는다는 효과가 있다. 또, 소밀 CD차가 없고, 레지스트 LWR을 저감할 수 있기 때문에, 그 후, VUV 큐어 후의 레지스트를 마스크로, 베이스막(예를 들면, BARC, SiON, 아몰퍼스 카본, 스핀 온·카본, SiO2, SiN, poly-Si, 메탈 재료, Si 기판 등)을 에칭 가공하는 경우, 가공 후의 LWR을 저감하여, 소밀 CD차를 저감할 수 있다는 메리트가 있다.
상기의 예에서는, 레지스트로서, 드라이 ArF 레지스트, 액침 ArF 레지스트를 사용하였으나, 더욱 미세한 패터닝에 사용하는 EUV 레지스트에서도 동일한 효과를 확인하였다. 특히, EUV 레지스트에서는, 미세화를 위해 CD에 대한 LWR의 비율이 크기 때문에, VUV 큐어에 의한 LWR 저감은 매우 유용하다. 이것은 즉, 에칭 가공 후의 디바이스의 전기 특성의 변동을 저감하는 것에 관계하기 때문이다.
VUV 큐어는, ArF 레지스트 등에 VUV광(진공 자외광)을 조사함으로써, 카르보닐기, 락톤기 등을 해리, 개환, 탈리함으로써, 레지스트의 구조를 변화시키고, 레지스트 표면에 마이크로 리플로우를 발생시킴으로써, 레지스트 표면이 스무딩된다. 소위 광화학 반응이며, 웨이퍼 온도도 중요한 파라미터이다. 특히, 레지스트의 연화, 마이크로 리플로우는, 레지스트의 유리 전이 온도가 관계된다. 이 때문에, 도 1에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 재치용 전극(11)에 설치된 온도 조절 기구(50) 등의 웨이퍼 온도 제어 유닛에 의해, 웨이퍼 온도를 제어함으로써, LWR 저감 효과를 증대시키거나, 또는, 웨이퍼 처리의 재현성을 향상시키는 효과가 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 플라즈마 광원을 채용함으로써, 시료의 전체면에 양호한 재현성으로 진공 자외광을 조사하고, 양호한 재현성으로, 시료를 VUV광(진공 자외선) 처리할 수 있다는 효과가 있다. 또, 플라즈마 광원을 채용함으로써, 시료면 내의 균일성이 우수한 시료 처리 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, VUV광 처리 공간을 플라즈마 생성 공간과 연통시킨 상태로, 용기 안을 감압 배기하기 때문에, 진공 배기 등의 과정에서, 플라즈마 생성 공간과 VUV광 처리 공간의 압력차를 경감할 수 있고, VUV 투과 필터의 판 두께를 얇게 하여도 필요한 강도를 확보할 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼의 외경이 커도 VUV 투과 필터의 판 두께는 얇아도 되고, VUV 투과 필터를 투과하는 VUV광(진공 자외광)이 증가하여, 웨이퍼의 VUV광 처리 속도가 증가한다는 효과가 있다.
제1 실시예에서는, VUV광 처리 공간(16)을 진공으로 하여 VUV광 처리를 행하였으나, 가스 도입구(26)로부터 매스 플로러(도시 생략)를 통하여, VUV광 처리 공간(16)에 VUV광을 흡수하지 않는 가스, 예를 들면, N2, 희가스 등의 제2 가스를 도입하여, 처리하여도 된다.
본 발명의 제2 실시예를 도 10a, 도 10b를 이용하여 설명한다. 처리 공간(16)의 웨이퍼(15)의 외주연(外周緣) 근방의 영역에 제2 가스를 공급하기 위하여, 가스 도입구(26)와 가스 배출구(25)가 설치되어 있다. VUV광 처리 공간(16)에 제2 가스를 공급하는 타이밍은, 용기(8) 내에 플라즈마 생성용 처리 가스를 도입하고(도 3의 S306), 정지하는(S310) 타이밍과 대략 동일하면 된다.
제2 가스가 N2인 경우에는, 진공 중과 대략 동일한 VUV광 처리 효과가 얻어진다. 이 경우, 진공 펌프(14)와 배기 속도 가변 밸브(10)를 이용하여, VUV광 처리 공간(16) 안을 압력 조정해도 된다. 즉, 용기(8) 안과 마찬가지로(도 3의 S307, S311), VUV광 처리 공간(16) 내의 압력 조정을 행해도 된다. 간단한 구성으로 하는 경우에는, 진공 펌프(14), 배기 속도 가변 밸브(10)가 없이, 가스 배출구(도시 생략)로부터, 도입 가스를 배출하는 구조로 해도 된다.
또, 플라즈마 생성 공간(17)과 VUV광 처리 공간(16)의 압력차를 최소로 하도록 압력 조정 기구(도시 생략)를 설치하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 플라즈마 생성 공간(17)과 VUV광 처리 공간(16)의 차압과, VUV 투과 필터(24)의 직경에 의해, VUV 투과 필터(24)의 판 두께가 제한된다. VUV 투과 필터(24)의 판 두께가 작을수록, VUV 투과 필터(24)에 의한 VUV 투과율이 증가하기 때문에, 효율적으로 웨이퍼(15)를 VUV광 처리할 수 있다.
또, VUV광 처리 공간(16)에는, 가스 도입구(26)로부터 매스 플로러(도시 생략)를 통하여, SF6, Cl2, HBr, O2, CF4 등의 반응성 가스(프로세스 가스)를 도입하고, 진공 펌프(14)와 배기 속도 가변 밸브(10)를 사용하여, VUV광 처리 공간(16) 안을 압력 조정하고, 웨이퍼(15)를 처리해도 된다. 이 경우에는, VUV광(진공 자외광)에 의해, 반응성 가스의 분자가 기상 중에서 여기, 해리 등에 의해, 웨이퍼(15)와 광여기 반응을 발생시키거나, 또는, 반응성 가스의 분자가 웨이퍼(15) 표면에 부착되고, 부착된 분자에 VUV광(진공 자외광)이 조사되어, 광표면 여기 반응에 의해, 웨이퍼(15)를 처리할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 플라즈마 광원을 채용함으로써, 시료의 전체면에 양호한 재현성으로 진공 자외광을 조사하고, 양호한 재현성으로, 시료를 VUV광 처리할 수 있다. 또, 플라즈마 광원을 채용함으로써, 시료면 내의 균일성이 우수한 시료 처리 장치를 제공할 수 있다. 또한, 필터의 판 두께를 최대한 얇게 하여, VUV 투과율을 향상시켜서, 효율적으로 웨이퍼를 VUV광 처리할 수 있다.
본 실시예의 애플리케이션으로서는, 레지스트 LWR의 저감과 동시에 레지스트CD(패턴 폭 치수)를 원하는 값으로 가늘게 하는 레지스트 트리밍이 있다.
본 발명의 제3 실시예를, 도 11, 도 12에 의해 설명한다.
본 실시예는, 도 1에 나타내는 실시예 1에 있어서, VUV 투과 필터(24) 및 고리 형상의 가동측벽(27)에 의해 웨이퍼(15)의 주위를 커버하는 대신, 웨이퍼(15)의 바로 위에, VUV 투과 필터(24)와, 얇은 링 형상의 필터 홀더(54)를 설치한 것이다. 필터 홀더(54)나 상하 기구(28)는 플라즈마에 노출되기 때문에, 알루미늄, 세라믹 등의 고전열 재료를 기재로 하여 그 외측을, 석영 유리 등의 플라즈마에 의한 스퍼터 등으로 오염원이 되기 어려운 재료로 코팅 또는 커버하는 것이 바람직하다.
VUV 투과 필터(24)와 필터 홀더(54)가, VUV 투과 필터 위치 제어 유닛(304)의 상하 기구(28)로 위치 제어되는 점은, 실시예 1과 동일하나, 플라즈마 생성 공간(17)과 VUV광 처리 공간(16)이, 항상 도통 상태에 있는 2개의 공간인 점에서 다르다. 또, 제2 실시예와 마찬가지로, 가스 도입구 및 가스 배출구(55)가 있다.
또한, VUV광 처리 공간(16)의 높이(H2)는, 실시예 1과 마찬가지로, 필터의 외경(D)의 5% 정도 이하로 하는 것이 바람직하다. 높이(H2)를 낮게 할수록, 플라즈마 중의 전자, 이온, 래디컬이 VUV광 처리 공간(16)에 들어갈 가능성을 저감할 수 있다.
도 12는, 제3 실시예에 있어서의, 컨트롤러에 의한 제어의 플로우 차트이다. 이하, 본 실시예가 되는 시료 처리 장치의 동작을 설명한다.
먼저, 용기 안을 진공 배기한다(S1201). 이 진공 배기는, 전체 웨이퍼의 처리가 완료될 때까지, 계속된다. 필터 홀더(54)에는, 상하 기구(28)가 설치되어 있고, VUV 투과 필터(24)를 소정의 위치까지 상승시킨다(S1202). 제1 실시예와 달리, 처리 공간(16)과 플라즈마 생성 공간(17)은 처리의 개시 시에 격리되어 있지 않기 때문에, 최초의 진공 배기의 개시 타이밍은, VUV 투과 필터(24)의 위치에 제약되지 않는다. 그리고, 다음으로, 용기 내에 웨이퍼를 반입하고(S1203), 웨이퍼 재치용 전극(11)에 웨이퍼(15)를 재치한다. 그리고, 용기(8) 안이 충분히 감압된 상태로, 상하 기구(28)에 의해 VUV 투과 필터(24)를 하강시키고, 웨이퍼(15) 근방의 상부 공간을 VUV광 처리 공간(16)으로 한다. VUV광 처리 공간(16)과 플라즈마 생성 공간은 동일한 압력이다. 다음으로, 용기 내에 플라즈마 생성용 처리 가스를 도입한다(S1205). 플라즈마 생성 공간(17)으로부터의 래디컬 등의 유입을 억제하기 위해서, 처리 공간(16) 내의 웨이퍼의 주위에는 제3 가스를 도입한다(S1206). 용기(8) 내의 압력 조정은, 가변 밸브에 의해 행한다(S1207). 다음으로, 용기(8) 내에 마이크로파를 공급하여, 플라즈마를 생성시킨다(S1208). 이 플라즈마 중의 VUV광을 웨이퍼에 조사하여 웨이퍼의 큐어 가공을 행한다. VUV광 처리의 종료 후, 용기 내의 플라즈마 생성을 OFF로 하고(S1209), 또한, 용기 안으로의 처리 가스 도입도 OFF로 한다(S1210). 또, 제3 가스의 도입을 오프로 함(S1211)과 함께, 용기 내의 압력 조정도 OFF(가변 밸브를 전개)로 한다(S1212).
VUV광 처리 후, 상하 기구(28)에 의해 VUV 투과 필터(24)를 소정 위치까지 상승시켜(S1213), 웨이퍼(15)를 반출한다(S1214). 이하, 동일한 처리를, 모든 피처리 웨이퍼의 VUV광 처리가 완료될 때까지 반복한다(S1203∼S1215). VUV광 처리가 완료되면, VUV 투과 필터(24) 및 필터 홀더(54)를 초기 상태의 위치까지 하강시키고(S1216), 종료한다.
본 실시예에서는, 플라즈마 생성 공간(17)과 VUV광 처리 공간(16)이, 연통되어 있기 때문에, 양 실(室)의 압력차를 경감할 수 있고, 본 실시예의 제1 , 제2 실시예와 동일한 효과가 있다.
또, 웨이퍼(15) 근방의 가스 도입구(26)로부터, N2, 희가스 등의 VUV광을 투과하지 않는 가스를 도입하면, 플라즈마 생성 공간(17)에서 생성된 래디컬의 VUV 광 처리 공간(16)으로의 유입을 억제할 수 있기 때문에, 상기 서술한 플라즈마 큐어에서 생기는 소밀 패턴 CD차를 억제할 수 있다는 효과가 있다.
또, VUV 투과 필터(24)를 웨이퍼 반송용 로봇(도시 생략) 등에 의해 교환할 수 있도록 해도 된다. 또는, VUV 투과 필터(24)를 복수 설치할 수 있는 홀더(도시 생략)를 설치하고, 교환할 수 있도록 해도 된다. 이들 방법에 의해, VUV 투과 필터(24)를 교환 가능하게 함으로써, VUV 투과 필터(24)가 오염 등에 의해, VUV광투과 특성이 열화된 경우에도, 대기 개방하지 않고 교환할 수 있기 때문에, 스루풋이 향상되고, 또, 양호한 재현성으로, 웨이퍼(15)를 VUV광 처리할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 제4 실시예를 도 13에 의해 설명한다.
제3 실시예에 있어서, VUV 투과 필터(24)와 웨이퍼 재치용 전극(11)의 간격이, 웨이퍼 반송용 로봇 등에 의해 웨이퍼(15)의 재치, 반출 등에 충분한 경우, VUV 투과 필터(24)의 상하 기구(28)를 생략해도 된다. 즉, VUV 투과 필터(24)와 웨이퍼 재치용 전극(11)의 간격(H3)(H2의 상한값에 상당)이, 웨이퍼 반송용 로봇 등에 의해 웨이퍼(15)의 재치, 반출 등에 충분한 높이인 경우, 얇은 링 형상의 필터 홀더(56)를 복수 개의 얇은 지주(57)로 웨이퍼 재치용 전극(11)에 고정하고, VUV 투과 필터(24)의 상하 기구(28)는 생략해도 된다. 지주(57)의 위치는, 웨이퍼(15)의 반입, 반출에 장해가 되지 않는 위치임은 말할 것도 없다. 필터 홀더(56)나 상하 기구(28)는 플라즈마에 노출되기 때문에, 알루미늄, 세라믹스 등의 고전열 재료를 기재로 하고, 그 외측을, 석영 유리 등의 플라즈마에 의한 스퍼터 등으로 오염원이 되기 어려운 재료로 코팅 또는 커버하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 동작은, 상하 기구(28)에 의해 VUV 투과 필터(24)의 상하동 조작을 행하는 것을 제외하면, 제3 실시예의 플로우 차트와 동일하다.
본 실시예에 있어서도, 플라즈마 광원을 채용함으로써, 시료의 전체면에 양호한 재현성으로 진공 자외광을 조사하고, 양호한 재현성으로, 시료를 VUV광 처리할 수 있다. 또, 플라즈마 광원을 채용함으로써, 시료면 내의 균일성이 우수한 시료 처리 장치를 제공할 수 있다. 또한, 필터의 판 두께를 최대한 얇게 하여, VUV 투과율을 향상시켜서, 효율적으로 웨이퍼를 VUV광 처리할 수 있다.
본 발명의 제5 실시예를 도 14a, 도 14b에 의해 설명한다.
본 실시예는, 도 11에 나타낸 제3 실시예에 있어서, 플라즈마 광원을 유자장 마이크로파 플라즈마원으로 하는 대신, 도 14a에 나타내는 바와 같이, 원통 형상 유도 결합형(ICP) 플라즈마원으로 한 것이다. 도 14a에 있어서, 29는 고주파 전원, 30은 고주파 코일, 31은 실드 커버, 32는 처리 가스 공급원, 36은 가스 배관이다. 내부가 감압 가능한 대략 원통 형상의 용기(8) 내에는, 플라즈마 생성 공간 (17)과, 그 하방에 위치하는 VUV광 처리 공간(16)이 있고, 양 공간의 사이에 VUV 투과 필터(24A)가 배치되어 있다. VUV광 처리 공간(16)의 구성은 제3 실시예와 동일하다.
본 실시예에 있어서도, 제3 실시예와 동일한 작용 효과가 있다.
또, 본 실시예에서는, 플라즈마 광원의 VUV광 강도 분포가 오목형이 되기 쉽기 때문에, 도 14B에 나타내는 바와 같이, VUV 투과 필터(24A)의 종단면도 오목형으로 하면 된다. 이에 따라, 플라즈마 광원으로부터 VUV 투과 필터(24A)를 통하여 웨이퍼(15)에 조사되는 VUV광 강도 분포는, 균일해지도록 보정되어, 웨이퍼(15)를 균일하게 VUV광 처리할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 제6 실시예를 도 15a, 도 15b에 의해 설명한다.
본 실시예는, 도 11에 나타내는 실시예에 있어서, 플라즈마 광원을 유자장 마이크로파 플라즈마원으로 하는 대신, 도 15a에 나타내는 바와 같이, 평판 형상 유도 결합형(ICP 또는 TCP) 플라즈마원으로 한 것이다.
도 15a에 있어서, 29A는 내측의 코일(33A)에 전력을 공급하는 제1 고주파 전원, 29B는 외측의 코일(33B)에 전력을 공급하는 제2 고주파 전원, 34는 실드 커버, 35는 가스 배관이다. 내부가 감압 가능한 대략 원통 형상의 용기(8) 내에는, 플라즈마 생성 공간(17)과, 그 하방에 위치하는 VUV광 처리 공간(16)이 있고, 양 공간의 사이에 VUV 투과 필터(24B)가 배치되어 있다. VUV광 처리 공간(16)의 구성은 제3 실시예와 같다.
본 실시예에 있어서도, 제3 실시예와 동일한 작용 효과가 있다.
또, 본 실시예에서는, 제1 고주파 전원(30), 제2 고주파 전원(30)에 의해 공급되는 전력에 의해, 플라즈마 광원의 VUV광 강도 분포가 볼록형, 플랫, 또는 오목형이 된다. 플라즈마 광원의 VUV광 강도 분포에 따라, VUV 투과 필터(24B)의 판 두께를 변화시키면 된다.
일반적으로, VUV 투과 필터(24B)의 판 두께가 두꺼울수록, VUV광의 흡수가 증가하고, VUV광이 감쇠한다(상세하게는, 표리의 양면에서의 다중 반사 등을 고려 할 필요가 있다). 그래서, 플라즈마 광원의 VUV광 강도 분포가 볼록형인 경우, 도 15B에 나타내는 바와 같이, VUV 투과 필터(24B)의 단면이 볼록형으로 하고, 웨이퍼(15)에 조사되는 VUV광 강도 분포가 균일해지도록 보정 할 수 있다. VUV광 강도 분포가 오목형인 경우에는, 도 14B에 나타내는 바와 같은 VUV 투과 필터(24A)를 채용하여 VUV광 강도 분포가 균일해지도록 보정하면 된다. 이렇게 하여, 웨이퍼(15)를 균일하게 VUV광 처리할 수 있다.
본 발명의 제7 실시예를 도 16에 의해 설명한다.
본 실시예는, 도 11에 나타내는 실시예에 있어서, 플라즈마 광원을 유자장 마이크로파 플라즈마원으로 하는 대신, 도 16에 나타내는 바와 같이, 사다리꼴 형상 유도 결합형(ICP) 플라즈마원으로 한 것이다.
도 16에 있어서, 36은 가스 배관, 37은 하측의 코일(41)에 전력을 공급하는 제1 고주파 전원, 38은 상측의 코일(42)에 전력을 공급하는 제2 고주파 전원, 39, 40은 실드 커버이다. 내부가 감압 가능한 대략 원추대 형상의 용기(8) 내에는, 플라즈마 생성 공간(17)과, 그 하방에 위치하는 VUV광 처리 공간(16)이 있고, 양 공간의 사이에 VUV 투과 필터(24C)가 배치되어 있다. VUV광 처리 공간(16)의 구성은 제3 실시예와 동일하다. VUV 투과 필터(24C)의 형상은, 플라즈마 광원의 VUV광 강도 분포에 따라 적절히 선정하면 된다.
본 실시예에 있어서도, 제3 실시예와 동일한 작용 효과가 있다.
그 외, 표면파 플라즈마원, 평행 평판형 플라즈마원, 마그네트론 방전형 플라즈마원, 유전체 배리어 방전형 플라즈마원 등을 사용하여도, 동일한 작용 효과가 있다.
상기 플라즈마원에서는, 가스종, 압력, 유량, 자장, 마이크로파(고주파) 전력 등의 조건에 의해, 플라즈마 균일성이 다르고, 이에 따라서 플라즈마 광원으로부터 VUV 투과 필터(24)를 투과하여 웨이퍼(15)에 조사되는 VUV광(진공 자외광)의 균일성이 다르기 때문에, 상기 서술한 플라즈마 조건을 최적화한다. 도 1∼도 12의 유자장 마이크로파 플라즈마원의 경우에는, 자장 조건과 마이크로파 출력, 도 15a, 도 16의 2전원의 유도 결합형(ICP) 방전의 경우에는, 2개의 전원의 투입 전력, 비율을 변화시키는 경우가 많다.
본 발명의 제8 실시예를 도 17a, 도 17b에 의해 설명한다.
본 실시예는, 예를 들면 제7 실시예에 있어서, 플라즈마 광원의 VUV광 강도분포에 따라, VUV 투과 필터(24C)의 판 두께를 변화시키는 대신, 도 17b에 나타내는 바와 같은 개구율이 면 내에서 변화된 광 강도 보정 관통판(60)을, 도 17a에 나타내는 바와 같이 양면을 VUV 투과 재료로 덮는 커버(61)를 설치한 것이다. 광 강도 보정 관통판(60)은, 금속판, 세라믹판, 유리판, Si판 등의 VUV광을 투과하지 않는 재료로 구성한다. 본 실시예에서는 스테인리스 박판을 사용하였다. 또, 복수의 개구부, 즉, 관통 메시 구조 또는 다수의 관통 구멍 구조로, 원하는 면 내 광 강도 분포가 되도록, 관통부의 면 내 분포(개구율)를 변화시킴으로써, VUV광의 면 내 광 강도 분포를 보정한다.
본 실시예에서는, 도 17b에 나타내는 바와 같이, 방사상 패턴으로 하였으나, 플라즈마 광원의 광 강도 분포에 따른 임의의 패턴, 예를 들면, 메시 패턴, 홀 형상의 도트 패턴 등으로 하여도 된다. VUV 투과 재료로의 커버(61)는, 플라즈마 등에 의한 스퍼터, 반응 등에 의한 오염 등을 억제하는 효과가 있다. 본 실시예에서는, 제7 실시예와 동일한 작용 효과가 있다.
또, 본 발명의 제5∼제7 실시예에 있어서의 VUV광 강도 분포의 보정 수단을, 상기 서술한 VUV 투과 필터(24)(24A∼24C)와 마찬가지로, 웨이퍼 반송용 로봇(도시 생략) 등에 의해 교환할 수 있도록 하여도 된다. 이에 따라, 피처리재인 웨이퍼(15)에 따라, 원하는 VUV광 강도 분포로 VUV광 처리할 수 있다는 효과가 있다.
또, 이상의 실시예의 애플리케이션으로서는, 웨이퍼 위 또는 포토 마스크 위의 유기 오염 제거, Low-k 막 큐어, 레지스트 패턴의 LWR 저감, 전자선 등에 의한 레지스트 패턴의 CD 변동 억제, 레지스트 트림(CD 제어) 등에 적용할 수 있다. 그 외, VUV광(진공 자외광)을 웨이퍼 등의 피처리재에 조사하여, 처리하는 애플리케이션이면, 본 발명을 적용할 수 있어, 동일한 작용 효과가 있다.
다음으로, VUV광(진공 자외광) 처리 장치의 애플리케이션에 대해서 서술한다. 상기한 바와 같이, 플라즈마 에칭 장치를 이용하여, 상기 요철이 형성된 포토레지스트 회로 패턴을 마스크로서, 베이스의 적층화된 박막의 에칭 처리를 행하면, 에칭 처리된 베이스의 박막의 측면에도, 포토레지스트의 표면 또는 측면과 동일한 요철이 형성되게 된다.
또, 이 포토레지스트 표면 또는 측면의 요철은, 에칭 과정에 있어서, 레지스트의 에칭 또는 반응 생성물의 퇴적에 의해 진전하는 경우가 있다.
예를 들면, MOS형 트랜지스터의 게이트 전극의 가공에서는, 포토레지스트 표면의 요철이 폴리실리콘층의 측면에 전사되어, 수 nm의 요철을 형성한다. LSI (Large Scale integration)의 미세화에 수반하여 게이트 길이는 수십 nm에까지 축소되어 있는 것으로부터, 수 nm 오더의 요철은 MOS형 트랜지스터의 특성에 큰 영향을 주게 된다. 실제의 디바이스 특성으로의 영향으로서는, 폴리실리콘층 측면의 수 nm의 요철에 의해 단(短)채널 효과가 야기되어, 리크 전류의 증가 또는 문턱값 전압의 저하를 발생시킨다. 또, 폴리실리콘층 측면의 수 nm의 요철에 의해, 각 트랜지스터의 게이트 길이에 편차가 생겨, 트랜지스터의 성능상의 수율 저하를 초래하고 있다.
이러한 요철(LER, LWR)의 문제는 상기 폴리실리콘 전극의 에칭 처리뿐만 아니라, 차세대 MOS형 트랜지스터의 구조로서 들 수 있는 High-k/메탈 게이트 구조,또는 3차원 구조 MOSFET(예를 들면, 핀형 FET)에 대해서도 마찬가지이다.
레지스트의 에칭 내성을 개선하는 방법으로서는, 상기 서술한 바와 같이, 전자선을 조사함으로써 포토레지스트를 큐어하는 프로세스, 또는, 현상하여 얻어진 레지스트 패턴에 파장 200nm 이하의 진공 자외광을 조사하여 큐어하는 프로세스가 검토되고 있다. 그러나, 이러한 방법은, 레지스트 패턴 형성 후에 조사하는 것이며, 레지스트 패턴의 내부 또는 반사 방지막의 내부까지 큐어 효과를 진전시키는 것은 곤란하다. 이 때문에, 반사 방지막보다 하층의 에칭 과정에 있어서, 표면 및 측면의 요철이 진전하여, LER, LWR가 악화되는 경향이 보여진다.
본 발명의 대표적인 처리 장치의 애플리케이션에 의하면, 자외선 조사 유닛이, 진공 용기 내에 고주파 에너지를 공급하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성수단을 구비하고, 상기 처리 공간 내에 반입된 시료에 에칭 처리를 실시하는 에칭 처리 유닛과, 상기 에칭 처리 유닛과 접속되고, 당해 에칭 처리 유닛에 대하여 진공 분위기 중에서 시료를 반입출하는 반송 수단을 구비한 진공측 반송 용기와, 대기 분위기에 있는 시료를 록실을 통하여 상기 진공측 반송 용기측에 반송하고, 처리 완료된 시료를 상기 진공측 반송 용기측으로부터 록실을 거쳐서 반출하여 대기 분위기로 되돌리는 반송 수단을 구비한 대기 반송 용기를 구비하고, 기판 상에 반사 방지막 및 레지스트가 형성된 시료를 에칭 처리하는 에칭 처리 장치에 있어서, 상기 진공측 반송 용기는, 상기 시료에 진공 자외선을 조사하여 상기 레지스트 및 반사 방지막을 큐어한다.
본 발명의 애플리케이션에 의하면, 배선 패턴의 형성 공정에 있어서, 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 막의 표면 또는 측면에 생기는 요철을 억제하여 고정밀도의 에칭 처리가 실현 가능한, 플라즈마 처리 기술을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 제9 실시 형태를, 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다. 도 18은, 본 실시 형태에 관련된 플라즈마 에칭 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 도 18에 있어서, 플라즈마 처리 장치(100)는, 도면 상방측의 진공측 블록(101)과 도면 하방측의 대기측 블록(102)으로 대별(大別)된다.
대기측 블록(102)은, 진공 처리 장치(100)의 처리 대상이 되는 피처리재를 복수 매 수납 가능한 카세트(109, 109')를 재치하는 재치대(108)를 가진다. 대기측 반송 용기(107)의 내측에는, 카세트(109) 내의 피처리재가 반송되는 공간인 반송실이 배치된다.
진공측 블록(101)은, 중심부에 배치된 진공측 반송 용기(105), 진공측 반송 용기(105)의 다각형의 각 변에 상당하는 측벽에 장착되어서 이것과 연결된 복수의 진공 용기를 구비하고 있다. 진공측 반송 용기(105)의 상방측의 2개의 측벽에는, 각각이 그 내부에서 피처리재를 에칭 처리하는 처리실을 가진 에칭 처리 유닛(103, 103')이 구비되어 있다. 또, 진공측 반송 용기(105)의 도면 우측의 측벽에는, 그 내부에서 피처리재에 진공 자외선(자외선 중에서 가장 파장이 짧은 10-200nm 부근의 영역의 자외선)을 조사하는 자외선 조사 유닛(104)이 배치되어 있다. 또한, 피처리재는, 에칭 처리 유닛(103)과 자외선 조사 유닛(104)의 사이에서 진공 반송된다.
대기측 반송 용기(107)와 진공측 반송 용기(105)의 사이에는, 대기·진공 사이에서 피처리재를 주고 받기 위한 진공 용기인 로드 록실 또는 언로드 록실(106, 106')을 배치한다.
또한, 상기 에칭 처리 유닛(103, 103')의 내부에, 진공 자외선을 생성하는 유닛을 재치하는 경우는, 진공 자외선 조사 유닛(104)을 설치할 필요는 없다. 본 실시 형태에 있어서는, 에칭 장치 근방에 진공 자외선 조사 유닛을 설치하는 예에 대하여 설명한다.
도 19는, 진공 자외선 조사 유닛의 예를 나타내는 도면이다. 도 19는 플라즈마로부터 진공 자외선을 조사하는 장치의 단면도이다. 도 19에 있어서 진공 자외선 조사 유닛은, 도면 상방측의 플라즈마 생성 진공 용기(201)와 도면 하방측의 피처리재 처리실(204)로 대별된다. 플라즈마 생성 진공 용기(201)와 피처리재 처리실(204)의 사이는 진공 자외선 투과창(203)에 의해 구분되어 있다.
진공 자외선 투과창(203)의 재질은, 노광 파장보다 단파장의 발광 파장을 투과하는 재료, 예를 들면, 합성 석영, 불화마그네슘(MgF2), 불화칼슘(CaF2), 불화리튬(LiF) 등에 의해 구성된다. 플라즈마 생성 진공 용기(201)는, 플라즈마화하는 가스를 공급하기 위한 가스 공급 장치(202)를 구비하고 있다. 플라즈마화하는 가스종은, 노광 파장보다 단파장의 발광 파장을 가지는 가스종이면 되고, 예를 들면, 수소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스, 브롬화수소 가스, 질소 가스 등의 단가스 및 이들을 포함하는 혼합 가스가 이용된다. 플라즈마 생성 진공 용기(201)에 있어서의 플라즈마 생성 방법으로서는, 균일한 플라즈마가 생성 가능하면 되고, 예를 들면, ICP(Inductively Coupled Plasma) 에칭 장치, 평행 평판 플라즈마 에칭 장치, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 에칭 장치 등이 이용된다.
플라즈마 생성 진공 용기(201)에는, 배기구를 통하여 진공 배기 장치(도시 생략)가 접속되어 있다. 또, 피처리재가 반입되는 처리실(204)의 내부에는, 흡착 기능과 온도 조절 기능을 구비한(도시 생략) 피처리재 고정용 전극(206)이 설치되어 있다.
또, 처리실(204)에는 플라즈마 생성 진공 용기(201)와 마찬가지로 배기구를 통하여 진공 배기 장치(도시 생략)가 접속되어 있다. 이에 따라, 처리실(204)에 질소 가스를 도입하고, 대기 분위기 중에서 진공 자외선을 조사한 경우, 발생하는 오존에 의한 레지스트의 열화 또는 애싱(회화, 灰化)의 진행을 방지할 수 있다.
피처리재는, 레지스트 처리에 적합한 진공 중, 또는 적합한 가스의 적합한 압력 하에서 진공 자외선이 조사되는 것이 필요하고, 이 때문에, 필요에 따라 처리실(204)에는 가스 공급 장치 및 압력 제어 장치가 설치된다.
진공 자외선 조사에 있어서는, 피처리재(205)를 처리실(204)에 반송하여 피처리재 고정용 전극(206)에 흡착하여 고정하고, 또한, 피처리재 고정 전극의 온도를 조정함으로써 피처리재의 온도를 조정한다.
다음으로, 플라즈마 생성 진공 용기(201)에 가스 공급 장치(202)로부터 가스를 공급하여, 플라즈마를 생성한다. 이 플라즈마로부터 발생하는 진공 자외광을, 자외선 투과창(203)을 통하여 피처리재(205)에 조사한다. 이에 따라, 포토레지스트 표면 또는 측면에 형성되는 요철을 저감할 수 있다.
또한, 진공 자외선 조사 유닛의 다른 예로서, 광원에, 플라즈마 대신 진공 자외선을 조사하는 엑시머 램프를 사용해도 된다. 이 경우, 엑시머 램프 유닛 내에는 방전관(엑시머 램프)이 설치되어 있다. 방전관으로서는, 노광 파장보다 짧은 피크 파장을 가지는 광원, 예를 들면, 크세논 광원(피크 파장(172nm), 크립톤 광원(피크 파장: 146nm), 또는 아르곤 광원(피크 파장: 126nm)을 이용한다.
진공 자외선 조사에 있어서는, 피처리재를 처리실에 반송하여, 피처리재 고정용 전극에 흡착하여 고정하고, 또한 피처리재 고정 전극의 온도를 조정함으로써 피처리재의 온도를 조정한다. 또한, 처리실은 자외선 조사 처리에 적합한 진공 또는 적합한 가스의 적합한 압력 하로 조정한다. 다음으로, 엑시머 램프 유닛으로부터 발생하는 진공 자외광을 자외선 투과창을 통하여 피처리재에 조사한다. 이에 따라, 포토레지스트 표면 또는 측면에 형성되는 요철을 저감할 수 있다.
(비교예)
여기서, 비교예에 대하여 설명한다.
도 20은, 플라즈마를 이용하여 반도체 기판 등에 에칭 처리를 실시하는 예(비교예)를 설명하는 도면이다.
도 20(a)는, MOS형 트랜지스터의 게이트 전극의 일반적인 형성 방법을 나타내는 단면도이다. 도 20(a)에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(406) 상에 게이트 절연막층(405)을 형성하고, 그 위에 게이트 전극 재료를 퇴적시킨 도전막층(404)을 형성한다. 또한, 도전막층(404) 상에 마스크층(403)(예를 들면, 하드 마스크층)을 형성한다. 계속하여, 포토레지스트를 노광할 때의 반사 방지막으로서, 마스크층(403) 위에, 유기계 재료를 도포하여 반사 방지막(예를 들면, BARC(Bottom Anti-Reflection Coating)층(402), 또는 무기계 재료를 이용한 BARL(Bottom Anti-Reflection Layer)을 형성한다. 마지막에 스핀코트에 의해 반사 방지막(402) 상에 레지스트 재료를 도포하고, ArF 레이저 등을 이용한 투영 노광법에 의해 회로 패턴을 노광하여, 현상함으로써 포토레지스트 마스크 패턴(401)을 형성한다.
포토리소그래피 기술에 있어서의 노광에서는, 노광한 광이 레지스트 바닥부에까지 충분한 강도를 가지고 도달하는 것이 필요하지만, 박막 표면에서의 반사나 단차부 등에서의 난반사에 의해, 포토레지스트 재료의 불필요한 부분이 감광되고, 또한 감광의 불균일이 생긴다. 이러한 경우에는, 현상했을 때에 형성된 포토레지스트의 회로 패턴의 표면 또는 측면에는 불필요한 요철이 발생한다.
또, 레지스트 폴리머 사이즈의 불균일, 폴리머의 응집, 화학 증폭 반응에 있어서의 산 확산의 불균일에 의해서도 레지스트 표면 또는 측면에 불필요한 요철이 형성된다.
도 20(b)는 에칭 처리 후의 형상을 나타낸다. 종래의 에칭 처리 방법에서는, 상기 요철이 형성된 포토레지스트 회로 패턴(401)을 마스크로서 베이스의 적층화된 박막을 에칭 처리한다. 이 때문에, 에칭 처리된 베이스 박막의 측면에도, 포토레지스트의 표면 또는 측면과 동일한 요철이 형성된다. 또, 이 요철은, 에칭 과정에 있어서 가스에 기인하는 레지스트 마스크 패턴의 수축 또는 팽창에 의해 확대되는 경향이 보인다.
도 21은, 본 발명의 실시예 10에 관련된 에칭 처리법을 설명하는 도면이다. 이 도면의 예는, 포토레지스트 마스크 패턴(501)의 표면 또는 측면에 있는 요철을 개선하는 처리 및 에칭 과정에서 발생하는 요철의 진전을 억제하는 처리를 행한 예이다. 이 처리로서는, 에칭 장치에 인접하여 배치한 진공 자외선 조사 장치를 이용하여, 포토레지스트 마스크 패턴(501)의 요철 및 반사 방지막(502)의 요철을 감소시키기 위하여 진공 자외광에 의해 큐어(cure)를 실시한다.
도 21(a)는 노광 장치에 의해 노광한 후, 현상 처리를 행하여, 레지스트 패턴을 형성한 후의 피처리재(MOS형 트랜지스터의 게이트 전극(503-506))의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
다음으로, 피처리재의 에칭 처리에 앞서, 포토레지스트 마스크 패턴(501)의 표면과 측면의 요철을 저감하기 위하여, 플라즈마 처리 장치(100)의 진공 자외선 조사 유닛(104)에 반송하고, 진공 중에서 레지스트 패턴 전체면에 진공 자외광을 조사한다(도 21(b)). 이 진공 자외선 조사에 의해, 포토레지스트 마스크 패턴(501)의 표면(도 21(b)의 사선부) 및 반사 방지막(502)의 표면(도 21(b)의 사선부)의 요철이 개선된다.
다음으로, 피처리재를 진공 자외선 조사 유닛(104)으로부터 에칭 처리 유닛(103)에 진공 반송하여, 반사 방지막(502)을 에칭한다.
그런데, 플라즈마 에칭 처리에 의해 원하는 회로 패턴을 형성하는 경우, LSI의 미세화에 따라, 노광할 수 있는 포토레지스트 재료의 치수보다 더 작은 회로 패턴을 형성해야 하도록 되어 있다.
노광 장치에서 노광 한계 치수보다 더 작은 치수의 회로 패턴을 얻는 방법으로서, 플라즈마 에칭 처리에 있어서는, 노광, 현상된 포토레지스트 패턴보다 마스크 치수가 작은 마스크 패턴을 형성하는 것을 목적으로 한 트리밍 처리가 이용된다. 이 트리밍 처리는, 슬리밍 처리 또는 슈링크 처리라고도 불리며, 일반적으로 반사 방지막 에칭 처리 전 또는 반사 방지막 에칭 처리 후에 행하여진다.
도 21(c)는, 반사 방지막에 에칭 처리 및 트리밍 처리를 실시한 후의 단면 구조이다. 도 21(b)에 있어서, 진공 자외선에 의해 큐어된 포토레지스트 마스크 패턴(501)의 표면, 및 반사 방지막(502)의 표면은, 반사 방지막 에칭 처리 및 트리밍 처리에 의해 제거된다. 이 때문에, 도 21(c)의 상태에 있어서 마스크층(503) 보다 하층의 적층막을 에칭 처리한 경우, 에칭 가스에 기인하는 레지스트 마스크 패턴(501) 또는 반사 방지막(502)의 수축 또는 팽창에 의해 요철이 다시 생기는 문제가 있다.
이 문제에 대해서는, 반사 방지막 에칭 처리 및 트리밍 처리 후에, 다시, 피처리재를 에칭 처리 유닛(103)으로부터 진공 자외선 조사 유닛(104)으로 반송하고, 진공 중에서 레지스트 패턴 전체면에 진공 자외선을 조사한다(도 21(d)). 이 진공 자외선 조사에 의해, 레지스트 마스크 패턴(501) 및 반사 방지막(502)은, 그 내부에 이르기까지 진공 자외선 큐어 처리된다. 진공 자외선을 조사한 후, 피처리재는, 다시 진공 자외선 조사 유닛(104)으로부터 에칭 처리 유닛(103)으로 진공 반송되고, 마스크층(503)보다 하층의 적층막의 에칭 처리를 행한다.
이에 따라, 레지스트 마스크 패턴(501)의 표면 또는 측면에 형성된 요철의 전사, 또한 에칭 처리 과정에서의 요철의 진전이 억제되어, 라인 측면의 요철(LER) 또는 라인 폭의 요철(LWR)이 저감된다.
또한, 에칭 처리 유닛(103)과 진공 자외선 조사 유닛(104)은, 진공 반송으로 접속하고 있다. 이 때문에, 진공 자외선 조사 후의 피처리재 표면의 불필요한 산화 등의 열화를 억제할 수 있어, 에칭 처리 시의 LER, LWR을 저감하는 효과를 기대할 수 있다.
도 22는, 본 실시예에 의한 진공 자외선 조사의 효과를 나타내는 도면이다. 도 22는, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석법(TOF-SIMS)에 의해 얻어진, 레지스트 재료를 구성하는 유기 폴리머의 주쇄(主鎖) 성분의 깊이 방향 프로파일이며, 도면 중 좌측의 점선을 레지스트 표면, 도면 중 우측을 레지스트 심부(深部)로서 도시하고 있다. 도 22에 있어서 601은, 진공 자외선 미조사의 피처리재, 602는 적산 조도 2.0mJ/㎠의 진공 자외광을 조사한 피처리재를 나타내고 있다.
도 22로부터 알 수 있는 바와 같이, 진공 자외광 미조사의 경우에는 레지스트의 깊이 방향에 대하여 유기 폴리머의 주쇄 성분의 구조 변화가 생기지 않는다. 이에 대하여, 적산 조도 2.0mJ/㎠의 진공 자외광을 조사한 피처리재에서는 레지스트 재료를 구성하는 유기 폴리머의 주쇄 성분이 심부로부터 표면에 걸쳐서 점차 감소하고 있는(주쇄 구조가 심부에 이르기까지 분해되어 있는) 것이 확인되었다. 또한, 반사 방지막에 대해서도 동일한 결과가 확인되었다.
이 결과로부터, 레지스트 마스크 패턴 및 반사 방지막으로 진공 자외선을 조사함으로써, 즉, 레지스트 및 반사 방지막을 구성하는 유기 폴리머에 포함되는 각종분자의 결합 에너지(예를 들면, C-C 결합, C=C 결합, C-O 결합, C=O 결합, C-H 결합)보다 높은 포톤 에너지를 가지는 파장광을 조사함으로써, 주쇄 성분의 분해가 촉진되어, 에칭 가스에 의한 레지스트 및 반사 방지막을 구성하는 유기 폴리머의 수축 또는 팽창이 완화된 것이 하나의 원인(유기 폴리머 막이 개질·강화되었음)이라고 생각된다.
도 23은, 라인 폭 요철(LWR)에 미치는 효과를 설명하는 도면이다. 도 23은 가로축이 각 처리 공정, 세로축이 LWR값을 나타낸다.
먼저, (1) 레지스트 마스크 패턴 및 반사 방지막에 제1과 제2 진공 자외선 큐어를 실시하지 않는 경우(701), 레지스트 마스크 패턴의 표면 및 측면에 형성된 요철은, 반사 방지막에 전사된다. 또한 이 요철은, 반사 방지막 에칭 처리, 트리밍 처리 및 하층 에칭 처리에 있어서, 레지스트 및 반사 방지막을 구성하는 유기 폴리머의 수축 또는 팽창이 일어나, 게이트 전극의 측면에 확대된 형태로 전사된다.
(2) 레지스트 마스크 패턴의 표면 및 측면에 형성된 요철에 제1 진공 자외선 큐어만을 실시한 경우(702), 제1 진공 자외선 큐어 처리 후에는 LWR이 감소하지만, 나중의 반사 방지막 에칭 처리, 트리밍 처리, 하층 에칭 처리 시에 있어서, 레지스트 및 반사 방지막을 구성하는 유기 폴리머의 수축 또는 팽창이 일어나, 요철이 확대되어 게이트 전극의 측면에 전사된다.
(3) 레지스트 마스크 패턴의 표면 및 측면에 제1 진공 자외선 큐어 처리를 실시하고, 반사 방지막 에칭 처리, 트리밍 처리 후에 제2 진공 자외선 큐어 처리를 실시한 경우(703), 이 경우에는, 반사 방지막 에칭 처리, 트리밍 처리에 더하여, 하층 에칭 처리 시에 있어서도 레지스트 및 반사 방지막을 구성하는 유기 폴리머의 수축 또는 팽창이 억제된다. 이에 따라, 레지스트 마스크 패턴의 표면 및 측면에 형성된 요철의 전사 및 에칭 과정에서의 요철의 진전이 생기지 않아, 게이트 전극의 측면에 생기는 LER, LWR이 대폭 저감된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 반도체 기판 상에 적층화된 박막(게이트 절연막, 도전막, 마스크층), 당해 박막 상에 형성된 반사 방지막, 당해 반사 방지막 상에 형성된 포토레지스트 마스크 패턴을 가지는 피처리재를 에칭 처리하고, 예를 들면 게이트 전극을 형성하는 데에 있어서, 상기 마스크 패턴의 에칭 처리 전 및 상기 반사 방지막의 에칭 처리 후에, 플라즈마 또는 엑시머 램프로부터 생기는 진공 자외선을 조사함으로써 상기 마스크 패턴 및 반사 방지막에 큐어 처리를 실시하여, 마스크 패턴 및 반사 방지막의 표면 또는 측면의 요철(LER, LWR)을 감소시킨 후, 당해 마스크 패턴을 이용하여 보다 하층의 적층화된 박막을 플라즈마 에칭 처리한다. 이에 따라, 고정밀도의 에칭 처리가 가능해지고, 고정밀도의 반도체 디바이스를 제조할 수 있다.
또한, 이상의 예에서는, 플라즈마 생성 기구 또는 엑시머 램프를 구비한 진공 자외선 조사 장치를 진공 반송 가능한 에칭 장치 근방에 설치하는 경우에 대하여 기재하였으나, 에칭 처리 장치 내부에 동일한 자외선 조사 장치를 구비한 경우에 대해서도 동일한 효과가 얻어진다.
또, MOS형 트랜지스터의 게이트 전극의 에칭 처리를 예로서 설명하였으나, 유사의 특성을 나타내는 박막 재료나 반도체 제조 공정이면, 동일한 효과가 얻어진다. 또, 상기 서술한 실시예에서는 반도체 디바이스의 전공정의 에칭 공정에 대하여 효과를 설명하였으나, 반도체 디바이스의 후공정(배선 접속, 수퍼 커넥트), 마이크로머신, MEMS 분야(디스플레이 분야, 광 스위치 분야, 통신 분야, 스토리지 분야, 센서 분야, 이미져 분야, 소형 발전기 분야, 소형 연료 전지 분야, 마이크로 프로버 분야, 프로세스용 가스 제어 시스템 분야, 의학 바이오 분야의 관계 포함) 등의 분야에서의 에칭 가공 기술에 적용하여도 동일한 효과가 얻어진다.
도 24a는, 본 발명의 제11 실시예인 플라즈마 광원을 사용한 VUV광(진공 자외광)에 의한, 시료 처리 장치의 주요부의 종단면도이다. 도 24b는, 제11 실시예가 되는 시료 처리 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
VUV 투과 필터(24)를, 진공 자외선 조사 유닛(104) 내의 필터 홀더(27)에 의한 유지면(82)과 진공측 반송 용기(105)의 사이에서, 웨이퍼 반송용 로봇(도시 생략) 등에 의해 반송하고, 교환할 수 있도록 한다. 도 24a, 도 24b에 있어서, 부호 80은 용기, 81은 필터의 반송 방향, 87은 석영 샤워 플레이트, 811은 웨이퍼 재치 전극, 814는 진공 배기 장치, 828은 상하 기구, 853은 밀어올림 핀이다.
또는, VUV 투과 필터(24)를 복수 설치할 수 있는 홀더(도시 생략)를 설치하고, 교환할 수 있도록 하여도 된다. 이들 방법에 의해, VUV 투과 필터(24)를 교환 가능하게 함으로써, VUV 투과 필터(24)가 오염 등에 의해, VUV광 투과 특성이 열화된 경우에도, 대기 개방하지 않고 교환할 수 있기 때문에, 스루풋이 향상되고, 또한 양호한 재현성으로, 웨이퍼(15)를 VUV광 처리할 수 있다는 효과가 있다.
1…마그네트론 2…직사각형 도파관
3…정합기 4…원형 도파관
5…공동 공진기 6…석영판
7…석영 샤워 플레이트 8…용기
9…가스 배관 10…배기 속도 가변 밸브
11…웨이퍼 재치 전극 12…배기 덕트
13…개폐 밸브 14…진공 배기 장치
15…웨이퍼 16…VUV광 처리실
17…플라즈마 생성 공간 18…코일
19…코일 20…요크
21…원-직사각형 변환기 23…고주파 전원
24…VUV 투과 필터 25…가스 배출구
26…가스 도입구 27…가동 측벽
28…상하 기구 29…고주파 전원
30…고주파 코일 31…커버
50…온도 조절 기구 53…밀어올림 핀
54…필터 홀더 101…진공측 블록
102…대기측 블록 103…에칭 처리 유닛
104…자외선 조사 유닛 105…웨이퍼
106…웨이퍼 스테이지,
300…제어부 301…용기 내 압력 조정 유닛
302…전원 제어 유닛 303…가스 공급 제어 유닛
304…VUV 투과 필터 위치 제어 유닛 305…피처리 장치 반송 유닛
310…컨트롤러

Claims (20)

  1. 용기와,
    상기 용기의 내부에 있어서 플라즈마가 생성되는 플라즈마 생성 공간과,
    상기 용기의 내부이고, 또한, 상기 플라즈마 생성 공간에 형성되어 상기 플라즈마를 광원으로 하는 처리 공간과,
    상기 용기의 내부를 감압하는 진공 배기 장치를 구비하고,
    상기 처리 공간은,
    피처리재를 설치하는 시료 재치면을 가지는 재치대를 내부에 가지고,
    상기 플라즈마 생성 공간에 면하고, 또한, 상기 시료 재치면을 덮도록 하여 상기 재치대의 상방에 배치된 광학 필터와 상기 재치대를 둘러싸 배치된 측벽을 가지고 상기 플라즈마 형성 공간에 대하여 닫혀져 있고,
    상기 광학 필터는, 상기 플라즈마 광원에 포함되는 200nm 이하의 파장을 포함하는 VUV광을 투과하는 VUV 투과 필터인 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 필터의 외경은 상기 시료의 외경보다 크고,
    상기 처리 공간의 높이는 상기 광학 필터의 외경의 5% 이하이며,
    상기 시료와 상기 광학 필터 사이의 상기 처리 공간에, 불활성 가스, 반응성 가스, 또는 상기 불활성 가스와 상기 반응성 가스의 혼합 가스를 공급하는 가스 공급 수단을 구비하고 있고,
    상기 광학 필터를 상기 시료대 상에서 상하 가동으로 유지하는 유지 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 VUV 투과 필터는, 상기 플라즈마에 포함되는 전자, 이온, 및 래디컬을 차단하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 VUV 투과 필터는, 합성 석영, MgF2, CaF2, LiF, 또는 사파이어 중 어느 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성 공간에 공급하는 가스가, 불활성 가스, 비퇴적성 가스, 또는 이들 가스의 혼합 가스이며,
    상기 불활성 가스는, Ar, Xe, He, Ne, Kr 중 어느 것을 포함하고 있고,
    상기 비퇴적성 가스는, HBr, HCl, N2, O2, H2, SF6, NF3 중 어느 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 처리 공간에, N2, 희가스, SF6, Cl2, HBr, O2, CF4, 또는 이들의 혼합 가스를 도입하는, 가스 도입 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피처리재에 조사(照射)하는, 상기 플라즈마 광원으로부터의 파장 200nm 이하의 VUV광의 광량 면 내 분포를 보정하는 보정 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보정 수단이, VUV 투과 재료로 구성되고, 원하는 면 내 광 강도 분포가 되도록, 상기 VUV 투과 재료의 두께를 면 내에서 변화시킴에 따라, VUV광의 면 내 광 강도 분포를 보정하는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 보정 수단이, 금속판, 세라믹판, 유리판, Si판 등의 VUV광을 투과하지 않는 재료로 구성되고, 관통 메시 구조 또는 관통 구멍 구조를 가지는 복수의 개구부를 가지며,
    원하는 면 내 광 강도 분포가 되도록, 상기 개구부의 개구율의 면 내 분포를 변화시킴으로써, VUV광의 면 내 광 강도 분포를 보정하는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보정 수단이, 상기 플라즈마 광원의 플라즈마 생성 조건 및 피처리재에 따라서, VUV광의 면 내 광 강도 분포를 보정하는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 VUV 투과 필터가, 반송 기구 또는 복수의 홀더 기구에 의해, 교환 가능한 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 VUV 투과 필터에, 냉각 기능 등의 온도 조정 기능을 설치한 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  13. 진공 용기 내에 고주파 에너지를 공급하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 수단을 구비하고, 처리실 내에 반입된 시료에 에칭 처리를 실시하는 에칭 처리 유닛과,
    상기 에칭 처리 유닛과 접속되고, 당해 에칭 처리 유닛에 대하여 진공 분위기 중에서 시료를 반입출하는 반송 수단을 구비한 진공측 반송 용기와,
    대기 분위기에 있는 시료를 록실을 통하여 상기 진공측 반송 용기 측에 반송하고, 처리 완료된 시료를 상기 진공측 반송 용기측으로부터 록실을 통하여 반출하여 대기 분위기로 되돌리는 반송 수단을 구비한 대기 반송 용기를 구비하고,
    기판 상에 반사 방지막 및 레지스트가 형성된 시료를 에칭 처리하는 시료 처리 시스템에 있어서,
    상기 진공측 반송 용기는, 상기 시료에 진공 자외선을 조사하여 상기 레지스트 및 반사 방지막을 큐어하는 자외선 조사 유닛을 구비하고,
    상기 자외선 조사 유닛은, 제1항에 기재된 시료 처리 장치인 것을 특징으로 하는 시료 처리 시스템.
  14. 진공 처리실 내에 반입된 시료에 에칭 처리를 실시하는 에칭 처리 유닛과, 상기 시료에 자외선을 진공 중에서 조사하여 당해 시료의 레지스트 및 반사 방지막을 큐어하는 자외선 조사 유닛과, 상기 에칭 처리 유닛 및 자외선 조사 유닛에 대하여 시료를 반입출하는 반송 수단을 구비하여, 상기 시료에 에칭 처리를 실시하는 시료의 처리 방법으로서,
    노광 및 현상 공정이 종료된 시료에 자외선을 진공 중에서 조사하여 상기 레지스트 및 반사 방지막의 표층을 큐어하는 제1 공정과,
    큐어된 레지스트 패턴을 마스크로 하여 반사 방지막을 플라즈마 에칭하는 제2 공정과,
    자외선을 진공 중에서 조사하여 반사 방지막을 그 내부까지 큐어하는 제3 공정과,
    내부까지 큐어된 반사 방지막을 마스크로 하여 하층의 적층막을 에칭하는 제4 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 시료의 처리 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 처리 공간이, 상기 VUV광 처리를 위하여, 감압되는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 처리 공간에, 불활성 가스, 반응성 가스, 또는 상기 불활성 가스와 상기 반응성 가스의 혼합 가스를 공급하는 가스 공급 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 반응성 가스는, SF6, Cl2, HBr, O2, 또는 CF4 중 어느 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 처리 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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