KR101699547B1 - 기판 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

홀의 상면 형상을 고르게 하여 선조흔을 없애고, 밑바닥 형상에 일그러짐이 없고, 또한, 보잉 형상의 발생을 방지하여 양호한 수직 가공 형상의 홀을 처리 대상층에 형성할 수 있는 기판 처리 방법을 제공한다.
처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하여, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 중간층으로서의 BARC막(53)을 에칭하고, 이어서, 처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 하층 레지스트층으로서의 ACL(52)을 에칭하고, 그 후, 처리 가스로서 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 처리 대상층으로서의 산화막(51)을 에칭한다.

Description

기판 처리 방법 및 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 방법 및 기억 매체에 대한 것으로, 특히, 마스크층을 보호하면서 에칭 대상층을 에칭하는 기판 처리 방법에 대한 것이다．
실리콘 기재 위에 산화막, 유기막으로 이루어지는 하층 레지스트막, 반사 방지막(BARC막) 등이 적층된 반도체 디바이스 용의 웨이퍼가 알려져 있다. 특히, 하층 레지스트막은 산화막을 에칭 할 때에 마스크로서 기능한다.
최근, 반도체 디바이스의 소형화가 진행되는 중에, 웨이퍼의 표면에 있어서의 회로 패턴을 보다 미세하게 형성할 필요가 생기고 있다. 이러한 미세한 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 반도체 디바이스의 제조 과정에 있어서, 마스크층으로서의 하층 레지스트막에 있어서의 패턴의 최소 치수를 작게 함과 동시에, 작은 치수의 개구부(홀이나 트렌치)를 처리 대상층인 산화막에 정확하게 전사(轉寫)할 필요가 있다.
그런데, 요구되는 홀 또는 트렌치(이하, 간단히 「홀」이라고 한다.)의 개구 부 치수가 작아지고 어스펙트 비가 커지는 한편, 마스크층의 막 두께는 얇아지는 경향이 있어, 에칭에 있어서 홀의 상부 형상(상면)에 선조흔(striation)이 생기고, 이것에 따라 처리 대상층의 홀의 밑바닥 형상에 왜곡 또는 변형이 발생한다고 하는 문제가 있다. 한편， 에칭할 때, 마스크층의 막 두께를 충분히 확보할 수 없기 때문에, 처리 대상층에 형성되는 홀 단면에 보잉 형상(부풀어 커진 형상)이 발생한다고 하는 문제가 있으며, 각각 반도체 디바이스의 양품율이 저하하는 원인이 되고 있다.
이러한 홀 형상의 변형 또는 일그러짐을 방지하는 종래 기술이 개시된 공지 문헌으로서 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2를 들 수 있다..
특허 문헌 1은 패턴 에칭된 절연막의 측벽이 산소 플라즈마에 노출되는 것을 방지하는 것을 목적으로 하는 기술으로서, 층간 절연막(interlayer dielectric)의 패턴 에칭시에 마스크층으로서 이용한 레지스트 패턴을 산소 플라즈마 공급에 의한 애싱(Ashing)처리에 의해 층간 절연막으로부터 제거하는 방법에 있어서, 산소 플라즈마의 공급과 동시에, 탄소를 공급한 상태에서, 애싱하는 레지스트 패턴의 애싱 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 2은 반도체 제조에 있어서의 절연막 가공에 있어서, 보잉이 적은 수직 가공 형상을 얻을 수 있는 에칭 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여 이루어진 것으로, 에칭 초기에 과잉이 되는 O, F 혹은 N래디컬 입사량을, 가스 유량 혹은 O, F 및 N의 내벽면에서의 소비량을 에칭 시간과 함께 제어함으로써 조정하고, 과잉인 O, F 혹은 N래디컬 입사량을 억제하여, 이것에 의해 안정된 에칭 형상 을 얻을 수 있도록 한 에칭 방법이 기재되어 있다.
(특허 문헌1) 일본 특허공개 2004-119539호 공보
(특허 문헌2) 일본 특허공개 2001-110784호 공보
상기 종래 기술은, 처리 대상층에 형성되는 홀의 상면(上面) 형상을 고르게 하여, 홀의 단면 형상의 변형을 방지함에 있어서 만족할 만한 수준은 아니며, 또한, 홀 단면에 있어서의 보잉 형상을 억제하는 점에 있어서도 반드시 만족할 만한 것은 아니었다.
본 발명의 목적은, 홀의 상면 형상을 고르게 함과 동시에, 밑바닥 형상에 변형이 없는 양호한 수직 가공 형상의 홀을 처리 대상층에 형성할 수 있는 기판 처리 방법 및 기억 매체를 제공하는 것에 있다. 또한, 홀의 측벽면의 일부가 확대되는 보잉 형상의 발생을 방지하여 양호한 수직 가공 형상의 홀을 처리 대상층에 형성할 수 있는 기판 처리 방법 및 기억 매체를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재된 기판 처리 방법은, 처리 대상층 상에 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서, 처리 가스로서 CF4 가스, CHF3 가스 및 C4F8 가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하여, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중간층을 에칭하는 제1 에칭 스텝과, 처리 가스로서 COS(황화 카르보닐) 가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 2에 기재된 기판 처리 방법은, 처리 대상층 상에 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서, 처리 가스로서 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 상기 처리 대상층을 에칭하는 처리 대상층 에칭 스텝을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 3에 기재된 기판 처리 방법은, 처리 대상층 상에 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서, 처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스를 이용한 전단 에칭 스텝 및 처리 가스로서 상기 C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝에 의해 상기 처리 대상층을 에칭하는 처리 대상층 에칭 스텝을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 4에 기재된 기판 처리 방법은, 처리 대상층 상에 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서, 처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하여, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중 간층을 에칭하는 제1 에칭 스텝과, 처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝과, 처리 가스로서 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 상기 처리 대상층을 에칭하는 제3 에칭 스텝를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 5에 기재된 기판 처리 방법은, 처리 대상층 상에, 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서, 처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하여, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중간층을 에칭하는 제1에칭 스텝과, 처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝과, 처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스를 이용한 전단(前段) 에칭 스텝 및 처리 가스로서 상기 C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝에 의해 상기 처리 대상층을 에칭하는 제 4 에칭 스텝를 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 1, 4또는 5에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제2 에칭 스텝에 있어서 상기 COS가스 유량을, 모든 처리 가스 유량에 대하여 3∼5%로 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 1, 4또는 5에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제2 에칭 스텝에 있어서 처리압력을 20mTorr(2.66Pa) 이하 로 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 2또는 4에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 처리 대상층 에칭 스텝 및 상기 제3 에칭 스텝에 있어서 상기 C6F6가스 함유 가스 중의 상기 C6F6가스의 유량을, 모든 처리 가스 유량에 대하여 2%이상으로 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 8에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 C6F6가스 함유 가스는, 또한 C4F6가스 및 C4F8가스를 함유 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 2또는 4에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 처리 대상층 에칭 스텝 및 상기 제3 에칭 스텝에 있어서 처리압력을 20mTorr(2.66Pa) 이하로 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 3또는 5에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 처리 대상층 에칭 스텝 및 상기 제 4 에칭 스텝에 있어서, 상기 후단 에칭 스텝에 있어서의 상기 COS가스의 유량을, 처리 가스 유량에 대하여 2∼5%로 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 3, 5 또는 11에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 처리 대상층 에칭 스텝 및 상기 제 4 에칭 스텝에 있어서 상기 후단 에칭 스텝을 소정 시간 연장하여 오버 에칭을 실행하는 것을 특징으로 한다.
청구항 13에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 12에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 소정 시간은, 상기 처리 대상층에 대한 총 에칭 시간의 10∼30%인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 14에 기재된 기억 매체는, 처리 대상층 상에, 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체이며, 상기 기판 처리 방법은 처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하여, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중간층을 에칭하는 제1 에칭 스텝과, 처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝과, 처리 가스로서 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 상기 처리 대상층을 에칭하는 제3 에칭 스텝를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 15에 기재된 기억 매체는, 처리 대상층 상에, 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체이며, 상기 기판 처리 방법은, 처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하여, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중간층을 에칭하는 제1 에칭 스텝과, 처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝과, 처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스를 이용한 전단(前段) 에칭 스텝 및 처리 가스로서 상기 C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝에 의해 상기 처리 대상층을 에칭하는 제 4 에칭 스텝를 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 1에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하여, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 중간층을 에칭하고, 처리 가스로서 COS가스(황화 카르보닐) 함유 가스를 이용하여 마스크층을 에칭하므로, 처리 대상층에 형성되는 홀의 상면 형상이 고르게 되어 선조흔이 없어짐과 동시에, 밑바닥 형상에 일그러짐이 없는 양호한 수직 가공 형상의 홀을 형성 할 수 있다.
청구항 2에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 처리 가스로서 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 처리 대상층을 에칭하므로, 처리 대상층에 형성되는 홀의 측벽면의 일부가 확대되는 보잉 형상의 발생을 피하여 양호한 수직 가공 형상의 홀을 형성 할 수 있다.
청구항 3에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스를 이용한 전단 에칭 스텝 및 처리 가스로서 상기 C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝에 의해 처리 대상층을 에칭하는 처리 대상층 에칭 스텝을 가지므로, 홀 형상의 무너짐 및 보잉 형상의 발생을 피함과 동시에, 밑바닥 직경을 축소시키는 일 없이 수직 가공 형상이 우수한 홀을 형성 할 수 있다.
청구항 4에 기재된 기판 처리 방법 및 청구항 14에 기재된 기억 매체에 의하면， 처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하여, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 중간층을 에칭하고, 처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 마스크층을 에칭하고, 그 후, 처리 가스로서 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 처리 대상층을 에칭하도록 했으므로, 처리 대상층에 형성되는 홀의 상면 형상이 고르게 되어 선조흔이 없어짐과 동시에, 밑바닥 형상의 일그러짐을 억제하고, 게다가 홀의 측벽면의 일부가 확대된 보잉 형상의 발생을 피하여 양호한 수직 가공 형상의 홀을 형성 할 수 있다.
청구항 5에 기재된 기판 처리 방법 및 청구항 15에 기재된 기억 매체에 의하면， 처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하여 중간층을 에칭하고, 처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 마스크층을 에칭하며, 그 후, 처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스를 이용한 전단 에칭 스텝 및 처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝에 의해 처리 대상층을 에칭하므로, 처리 대상층에 형성되는 홀의 상면 형상의 무너짐 및 보잉 형상의 발생을 피함과 동시에, 밑바닥 직경을 축소시키는 일없이 수직 가공 형상이 우수한 홀을 형성 할 수 있다.
청구항 6에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 제2 에칭 스텝에 있어서, COS가스 유량을 모든 처리 가스 유량에 대하여 3∼5%로 하므로, 홀의 개구부가 깎이는 것에 의한 상면개구 면적의 확대 및 홀의 측벽면의 마모를 피하여 양호한 수직 가공 형상의 홀을 형성 할 수 있다.
청구항 7에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 제2 에칭 스텝에 있어서, 처리압력을 20mTorr(2.66Pa) 이하의 저압으로 하므로, 양호한 수직 형상의 홀을 얻을 수 있다.
청구항 8에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 처리 대상층 에칭 스텝 및 제3 에칭 스텝에 있어서, C6F6가스 함유 가스 중의 C6F6가스의 유량을 모든 처리 가스 유량에 대하여 2% 이상으로 하므로, 보잉 형상의 발생을 억제하여 양호한 수직 가공 형상의 홀을 형성 할 수 있다.
청구항 9에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， C6F6가스 함유 가스는, 또한 C4F6가스 및 C4F8가스를 함유하므로, 홀의 수직 가공 형상에 있어서의 폭이 넓어지고, 내(耐)보잉 효과가 향상한다.
청구항 10에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 처리 대상층 에칭 스텝 및 제3 에칭 스텝에 있어서, 처리 압력을 20mTorr(2.66Pa) 이하의 저압으로 하므로, 양호한 수직형상의 홀을 얻을 수 있다.
청구항 11에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 처리 대상층 에칭 스텝 및 제 4 에칭 스텝에 있어서, 후단 에칭 스텝에 있어서의 COS가스의 유량을, 모든 처리 가스 유량에 대하여 2∼5%로 했으므로, COS가스에 의한 스무딩 효과에 의해, 홀의 입구 부분의 직경이 확대되는 것을 방지 할 수 있다.
청구항 12에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 처리 대상층 에칭 스텝 및 제 4 에칭 스텝에 있어서, 후단 에칭 스텝을 소정 시간 연장하여 오버 에칭을 실행하므로, 홀의 밑바닥 직경을 확대하여 보다 양호한 수직형상의 홀을 얻을 수 있다.
청구항 13에 기재된 기판 처리 방법에 의하면， 소정 시간은, 처리 대상층에 대한 총 에칭 시간의 10∼30%이므로, 필요 최소한의 에칭 시간에서 보다 수직 가공 형상이 우수한 홀을 형성 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상술한다.
우선, 본 발명의 실시의 형태에 관련되는 기판 처리 방법을 실행하는 기판 처리 시스템에 대하여 설명한다. 이 기판 처리 시스템은 기판으로서의 반도체 웨이퍼W(이하, 간단히 "웨이퍼W" 라고 한다.)에 플라즈마를 이용한 에칭 처리를 실시하도록 구성된 복수의 프로세스 모듈을 구비한다.
도 １은, 본 실시의 형태에 관련되는 기판 처리 방법을 실행하는 기판 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 １에 있어서, 기판 처리 시스템(10)은, 피 처리 기판으로서의 웨이퍼W에 RIE(Reaction Ion Etching) 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서의 2개의 프로세스 쉽 11과, 2개의 프로세스 쉽(11)이 각각 접속된 직사각형 형상의 공통 반송실(搬送室)로서의 대기(大氣) 반송실(이하, "로더 모듈"이라고 한다.)(13)을 구비한다.
로더 모듈(13)에는, 상술한 프로세스 쉽(11)의 기타, 예를 들면 25장의 웨이퍼W를 수용하는 기판 수납 용기로서의 후프(14)이 각각 탑재되는 3개의 후프 탑재대(15)과, 후프(14)로부터 반출된 웨이퍼W의 위치를 프리얼라이먼트(Prealignment)하는 오리엔터(16)와, RIE 처리가 실시된 웨이퍼W의 후처리를 실행하는 후처리실(After Treatment Chamber)(17)이 접속되어 있다.
2개의 프로세스 쉽(11)은, 로더 모듈(13)의 길이 방향에 있어서의 측벽에 접속됨과 동시에 로더 모듈(13)을 사이에 두고 3개의 후프 탑재대(15)와 대향하도록 배치되고, 오리엔터(16)은 로더 모듈(13)의 길이 방향에 대한 한쪽 단부(一端)에 배치되며, 후 처리실(17)은 로더 모듈(13)의 길이 방향에 대한 다른 쪽 단부(他端)에 배치된다.
로더 모듈(13)은, 내부에 배치 된，웨이퍼W를 반송하는 기판 반송 유닛으로서의 스칼라형 듀얼아암 타입의 반송암 기구(19)과, 각 후프 탑재대(15)에 대응하도록 측벽에 배치된 웨이퍼W의 투입구인 3개의 후프 접속구로서의 로드 포트(20)을 가진다. 로드 포트(20)에는 각각 개폐 도어가 설치된다.
반송암 기구(19)는 후프 탑재대(15)에 탑재된 후프(14)로부터 웨이퍼W를 로 드 포트(20)를 통해 취출하고, 해당 취출한 웨이퍼W를 프로세스 쉽(11), 오리엔터(16)나 후처리실(17)로 반출입한다.
프로세스 쉽(11)은, 웨이퍼W에 RIE 처리를 실시하는 진공 처리실로서의 프로세스 모듈(25)과, 해당 프로세스 모듈(25)에 웨이퍼W를 주고받는 링크형 싱글 픽 타입의 반송암(26)을 내장하는 로드·록 모듈(27)을 가진다.
프로세스 모듈(25)은, 원통형의 처리실 용기(이하, "챔버"라고 함)과, 해당 챔버 내에 배치된 상부 전극 및 하부 전극을 가지며, 해당 상부 전극 및 하부 전극의 사이의 거리는 웨이퍼W에 RIE 처리를 실시하기 위한 적절한 간격으로 설정되어 있다. 또한, 하부 전극은 웨이퍼W를 쿨롱력 등에 의해 척(chuck)하는 ESC을 그 정상부에 가진다.
프로세스 모듈(25)에서는, 챔버 내부에 처리 가스, 예를 들면, 불소계 가스, 취소계 가스 등을 도입하고, 상부 전극 및 하부 전극간에 전기장을 발생시키는 것에 따라 도입된 처리 가스를 플라즈마화 하여 이온 및 래디컬을 발생시켜, 해당 이온 및 래디컬에 의해 웨이퍼W에 RIE 처리를 실시하고, 웨이퍼W상의, 예를 들면, 폴리실리콘층을 에칭한다.
프로세스 쉽(11)에서는, 로더 모듈(13)의 내부의 압력은 대기압으로 유지되는 한편, 프로세스 모듈(25)의 내부 압력은 진공으로 유지된다. 그 때문에, 로드·록 모듈(27)은, 프로세스 모듈(25)과의 연결부에 진공 게이트밸브(29)을 구비함과 동시에, 로더 모듈(13)과의 연결부에 대기 게이트밸브(30)을 구비함으로써, 그 내부 압력을 조정 가능한 진공 예비 반송실로서 구성한다.
로드·록 모듈(27)의 내부에는, 거의 중앙부에 반송암(26)이 설치되고, 해당 반송암(26)으로부터 프로세스 모듈(25)측으로 제１버퍼(31)가 설치되며, 반송암(26)으로부터 로더 모듈(13)측으로는 제２버퍼(32)가 설치된다. 제１버퍼(31) 및 제２버퍼(32)은, 반송암(26)의 선단부에 배치된 웨이퍼W를 지지하는 지지부(33)이 이동하는 궤도상에 배치되어, RIE 처리가 실시된 웨이퍼W를 일시적으로 지지부(33)의 궤도의 위쪽으로 대피 시킴으로써, RIE 미 처리의 웨이퍼W와 RIE 처리 완료의 웨이퍼W와의 프로세스 모듈(25)에 있어서의 원활한 교체를 가능하게 한다.
또한, 기판 처리 시스템(10)은, 프로세스 쉽(11), 로더 모듈(13), 오리엔터(16) 및 후 처리실(17)(이하, 일괄하여 "각 구성 요소"라 한다.)의 동작을 제어하는 시스템 컨트롤러(도시하지 않음)와, 로더 모듈(13)의 길이 방향에 관한 한쪽 단부에 배치된 오퍼레이션 컨트롤러(40)를 구비한다.
시스템 컨트롤러는, RIE 처리나 웨이퍼W의 반송 처리에 대응하는 프로그램으로서의 레시피에 따라 각 구성 요소의 동작을 제어하고, 오퍼레이션 컨트롤러(40)는, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)로 이루어지는 상태 표시부를 가지며, 해당 상태 표시부는 각 구성 요소의 동작 상황을 표시한다.
도 ２은, 도 １에 있어서의 선II-II에 따르는 단면도이다.
도 ２에 있어서, 프로세스 모듈(12)은, 챔버(22)과, 해당 챔버(22) 내에 배치된 웨이퍼W의 탑재대(23)과, 챔버(22)의 위쪽에 있어서 탑재대(23)과 대향하도록 배치된 상부 전극으로서의 샤워헤드(24)과, 챔버(22) 내의 가스 등을 배기하는 TMP(Turbo Molecular Pump)(25)과, 챔버(22) 및 TMP(25)의 사이에 배치되어, 챔 버(22) 내의 압력을 제어하는 가변식 버터플라이 밸브로서의 APC(Adaptive Pressure Control)밸브(26)을 가진다.
샤워헤드(24)에는, 제１고주파 전원(27)이 제 １ 정합기(Matcher)(28)을 거쳐 접속되어 있고, 탑재대(23)에는, 제 ２ 고주파 전원(35)이 제 ２ 정합기(Matcher)(36)을 거쳐 접속되어 있다. 제１고주파 전원(27)은, 비교적 높은 주파수, 예를 들면, 60MHz의 고주파 전력을 여기용(勵起用) 전력으로서 샤워헤드(24)에 인가하고, 제 ２ 고주파 전원(35)은, 비교적 낮은 주파수, 예를 들면, 2MHz의 고주파 전력을 바이어스로서 탑재대(23)에 인가한다. 정합기(28) 및 정합기(36)은, 각각 샤워헤드(24) 또는 탑재대(23)로부터의 고주파 전력의 반사를 저감하여 고주파 전력의 공급 효율을 최대로 한다.
샤워헤드(24)은 원판 형상의 가스 공급부(30)로부터 이루어지고, 가스 공급부(30)은 버퍼실(32)을 가진다. 버퍼실(32)은 가스 통기 구멍(34)을 거쳐 챔버(22) 내에 연통한다.
버퍼실(32)은 CF계 가스의 각 가스 공급계 (도시하지 않음)에 접속되어 있다. CF계 가스 공급계는 버퍼실(32)에 각각 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 공급한다. 또한, 산소계 가스 공급계는 버퍼실(32)에 O2가스, COS가스를 공급한다. 공급된 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스 및 O2가스, COS가스는 가스 통기 구멍(34)을 거쳐 챔버(22) 내에 공급된다.
프로세스 모듈(12)의 챔버(22) 내에서는, 상술한 바와 같이， 처리공간S에 고주파 전력을 인가하는 것에 의해, 샤워헤드(24)로부터 처리공간S로 공급된 처리 가스를 고밀도의 플라즈마화하여 이온이나 래디컬을 발생시키고, 해당 이온이나 래디컬에 의해 기판에 대하여 에칭 처리를 실시한다.
도 ３은, 도 １의 기판 처리 시스템에 있어서 에칭 처리 등이 실시되는 반도체 웨이퍼의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 ３에 있어서, 웨이퍼W는 실리콘 기재(50)의 표면에 형성된 산화막(51)과, 해당 산화막(51)상에 순차적으로 적층된 ACL막(비결정 카본막)(52), 반사 방지 막(BARC막)(53), 및 포토 레지스트막(54)를 가진다.
실리콘 기재(50)은 실리콘으로 이루어지는 원반 형상의 얇은 판이며, 예를 들면, 열산화(熱酸化) 처리 등이 실시되어서 표면에 산화(SiO2)막(51)이 형성되고, 산화막(51)상에 ACL막(52)이 형성된다. ACL막(52)은, 하층 레지스트막으로서 기능한다. ACL막(52)상에, 예를 들면, 도포 처리에 의해 반사 방지막(BARC막)(53)이 형성된다. BARC막(53)은 어떤 특정한 파장의 빛, 예를 들면, 포토 레지스트막(54)을 향하여 조사(照射)되는 ArF 엑시머 레이저 빛을 흡수하는 색소를 포함하는 고분자 수지로 이루어지고, 포토 레지스트막(54)을 투과한 ArF 엑시머 레이저 광이 ACL막(52)또는 산화막(51)에 의해 반사되어 다시 포토 레지스트막(54)에 도달하는 것을 방지한다. 포토 레지스트막(54)은, BARC막(53)상에 예를 들면 스핀 coater(도시 생략)을 이용하여 형성된다. 포토 레지스트막(54)은 포지티브형의 감광성 수지로 이루어지고, ArF 엑시머 레이저 빛에 조사되면 알칼리 가용성으로 변질된다.
이러한 구성의 웨이퍼W에 대하여, 소정의 패턴으로 반전되는 패턴에 대응한 ArF 엑시머 레이저 광이 스테퍼(도시 생략)에 의해 포토 레지스트막(54)에 조사되어, 포토 레지스트막(54)에 있어서의 ArF 엑시머 레이저 광이 조사된 부분이 알칼리 가용성으로 변질된다. 그 후, 포토 레지스트막(54)에 강 알카리성의 현상액이 적하(適下)되어 알칼리 가용성으로 변질된 부분이 제거된다. 이에 따라, 포토 레지스트막(54)로부터 소정의 패턴으로 반전되는 패턴에 대응한 부분이 제거되기 때문에, 웨이퍼W상에는 소정의 패턴을 나타내는 홀을 형성하는 위치에 개구부(55)을 가지는 포토 레지스트막(54)이 남는다.
그 후, 개구부(55)가, 순차적으로 반사 방지막으로서의 BARC막(53) 및 하층 레지스트막으로서의 ACL막(52)에 전사(轉寫)되어, 최종적으로 산화막(51)에 소정의 개구부를 가지는 홀이 형성된다.
그런데, 반도체 디바이스에 있어서의 최근의 소형화 요구를 충족시키려면, 웨이퍼W에 대해, 홀의 상면 형상을 고르게 함과 동시에, 밑바닥 형상에 일그러짐이 없고, 또한 보잉 형상의 발생을 억제한 양호한 수직 가공 형상의 홀을 형성 할 필요가 있는데, 비교적 얇은 중간층 또는 마스크층이 적용되는 최근의 웨이퍼W의 에칭 스텝에 있어서, 처리 대상층에 대해, 상면 형상을 고르게 하여 양호한 수직 가공 형상의 홀을 형성 하는 것은 반드시 용이하지는 않았다.
본 발명자는, 중간층으로서의 BARC막(53)과 마스크층으로서의 ACL막(52)을 가지는 웨이퍼W에 대하여, 홀의 상면 형상(탑뷰)을 고르게 하고, 밑바닥 형상의 일그러짐(distortion)이 없으며, 또한 보잉 형상의 발생을 억제한 양호한 수직 가공 형상의 홀을 형성하는 기판 처리 방법을 확립하기 위하여 각종 실험을 실행한 바, 처리 가스로서 CF가스가 풍부한 가스(CF rich gas : CF 리치 가스)를 이용하여 비교적 고압에서 BARC막(53)을 에칭 처리하고, 그 후, COS(황화 카르보닐)가스 함유 가스를 이용하여 ACL막(52)을 에칭하는 것에 의해, 상면 형상의 선조흔의 발생을 저감함과 동시에, 밑바닥 형상에 있어서의 일그러짐을 억제할 수 있는 것을 찾아내어, 본 발명에 도달했다. 또한, 처리 가스로서 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 산화막(51)을 에칭하는 것에 의해, 마스크 막의 잔량을 확보해 보잉 형상의 발생을 억제하여 양호한 수직 가공 형상의 홀을 형성할 수 있는 것을 찾아내고, 본 발명에 도달했다.
이하, 본 발명의 제 １ 실시의 형태에 관련되는 기판 처리 방법에 대하여 상술한다. 본 처리는, 기판 처리 시스템(10)의 프로세스 모듈(12)∼(17)에 있어서, 기판 처리용 프로그램인 기판 처리 레시피에 따라 기판 처리 시스템(10)의 시스템 컨트롤러가 실행한다.
이 기판 처리 방법은, 고압 분위기, 예를 들면 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)분위기에서, 기존의 CF계 가스, 즉 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스의 혼합 가스를 이용하여 중간층으로서의 BARC막(53)을 에칭하는 제1 에칭 스텝과, COS가스 함유 가스를 이용하여 하층 레지스트막으로서의 ACL막(52)을 에칭하는 제2 에칭 스텝과, C6F6가스 함유 가스를 이용하여 처리 대상층으로서의 산화막(51)을 에칭하는 제3(처리 대상층) 에칭 스텝을 가지는 것이다.
도 ４는, 제 １ 실시의 형태에 관련되는 기판 처리 방법으로서의 기판 처리를 나타내는 플로우챠트이다.
기판 처리에 있어서, 우선, 실리콘 기재(50)상에 산화층(51), ACL막(52), BARC막(53) 및 포토 레지스트막(54)이 순서대로 적층되며, 포토레지스트막(54)이 반사 방지막(53)의 일부를 개구 폭, 예를 들면, 70nm으로 노출시키는 개구부(55)을 가지는 웨이퍼W를 준비한다. 그리고, 이 웨이퍼W를 프로세스 모듈(PM) (12)(도 ２ 참조)의 챔버(22) 내로 반입하고, 탑재대(23)위에 탑재한다 (스텝S1).
다음으로, PM12의 챔버(22) 내의 압력을 APC밸브(26)등에 의해 예를 들면 120mTorr(1.60×10Pa)로 설정하고, 웨이퍼W의 상부 온도를 예로 들면 95도, 하부 온도를 20도로 설정한다. 그리고, 샤워헤드(24)의 가스 공급부(30)로부터 CF4가스를 예로 들면 220sccm, CHF3가스를 예로 들면 30sccm, C4F8가스를 30sccm, O2가스를 (7+12)sccm으로 혼합한 혼합 가스(CF 리치 가스)을 챔버(22) 내에 공급한다 (스텝S2). 그리고, 상부 전극에 여기용(勵起用) 전력으로서 300W, 탑재대(23)에 바이어스 전력으로서 300W를 인가한다. 이 때, CF4가스, CHF3가스, C4F8가스 및 O2가스가 처리공간S에 인가된 고주파 전력에 의해 여기(勵起)되어 플라즈마화하고, 이온이나 래디컬이 생겨, 이들의 이온이나 래디컬은 BARC막(53)의 표면 또는 개구부 측벽면과 충돌, 반응하고, BARC막(53)상에 데포(deposit)를 퇴적 시킴과 동시에, BARC막(53)을 에칭하여 포토 레지스트막(54)의 개구부(54)에 대응하는 개구부를 형성한다 (스텝S3). 이 때, 고압 및 CF리치 가스(CF가 풍부한 가스)의 조건 아래, BARC막(53)상에 충분한 데포가 퇴적하고, 개구부 형상을 유지하면서 BARC막(53)이 에칭된다.
이렇게 하여, BARC막(53)을 에칭 한 후, 챔버 내의 압력을 APC밸브 등에 의해 예를 들면 20mTorr(2.66Pa)로 설정한다. 또한, 웨이퍼W의 상부 온도를 예를 들면 95도, 하부 온도를 20도로 설정한다. 그리고, 샤워헤드(24)의 가스 공급부(30)로부터 O2가스를 750sccm, COS가스를 30sccm(전체 처리 가스 유량에 대한 COS가스 유량의 비율:4.0%)로 혼합한 COS가스 함유 가스를 챔버 내에 공급한다 (스텝S4). 그리고, 상부 전극인 샤워헤드(24)에 500W의 여기용(勵起用) 전력을 인가하고, 바이어스 전력을 500W으로 한다. 이 때, O2가스 및 COS가스가 처리공간S에 인가된 고주파 전력에 의해 플라즈마가 되고, 이온이나 래디컬이 발생한다. 이들의 이온이나 래디컬은 ACL막(52)과 충돌, 반응하고, 해당 부분을 에칭한다 (스텝S5).
이 때, COS가스에 근거하는 스무딩 작용이 발현되어, 홀의 입구 부분의 직경이 확대되는 것을 피할 수 있다. 여기에서, 홀의 입구 부분의 직경의 확대를 피하게 되는 이유로서, COS가스에 포함되는 Ｓ원소의 존재를 생각할 수 있다. CO 가스 또는 O2가스만으로는 형상 스무딩 효과는 얻을 수 없다.
다음으로, BARC막(53) 및 ACL막(52)이 에칭 된 후, 챔버 내의 압력을 APC밸브 등에 의해 예를 들면 20mTorr(2.66Pa)로 설정한다. 또한, 웨이퍼W의 상부 온도를, 예를 들면 95도, 하부 온도를 예를 들면 20도로 설정한다. 그리고, 샤워헤드(24)의 가스 공급부(30)로부터 C6F6가스를, 예를 들면, 12sccm, C4F6가스를 25sccm, C4F8가스를 20sccm, Ar 가스를 200sccm, O2가스를 85sccm으로 혼합한 C6F6가스 함유 가스를 챔버 내에 공급한다(스텝S6). 그리고, 상부 전극에 1100W의 여기용(勵起用) 전력을 인가하고, 또한 탑재대(23)에 바이어스 전력으로서 4500W를 인가한다. 이 때, C6F6가스, C4F6가스, C4F8가스, Ar가스, O2가스가 처리공간S에 인가된 고주파 전력에 의해 플라즈마화하여, 이온이나 래디컬이 발생한다. 이들 이온이나 래디컬은 산화막(51)과 충돌, 반응하고, 해당 부분을 에칭한다 (스텝S7).
이 때, ACL막(52)상에, C6F6가스에 기인하는 데포가 퇴적하고, 마스크층으로서 기능하는 이들 막의 막 두께 잔량을 확보하면서 에칭이 일어나므로, 홀 측면을 부풀리는 일 없이, 보잉 형상을 피하여 수직 가공 형상이 양호한 홀이 형성된다.
이렇게 하여, 산화막(51)에, 상면 형상이 고르게 되고, 밑바닥 형상의 일그러짐 및 보잉 형상이 없는 홀이 형성된 웨이퍼W를 다른 장치의 애셔(Asher)에 의해 마스크층으로서의 ACL막을 제거하여, 본 처리를 종료한다 (스텝S8).
본 실시의 형태에 의하면， CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 CF 리치 가스를 이용하고, 처리압력을 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)의 고압으로서 BARC막(53)을 에칭한 후, COS가스 함유 가스를 이용하여 ACL막(52)을 에칭하고, 그 후, C6F6함유 가스를 이용하여 산화막(51)을 에칭하도록 했으므로, 실리콘 기재(50)상에 순차 적층된 산화막(51), ACL막(52), BARC막(53), 및 포토 레지스트막(54)을, 각각 대응하는 마스크 막으로서 기능하는 막 상에 필요량의 데포를 퇴적시켜 마스크 잔량을 확보하면서 에칭할 수 있으므로, 최종적으로 산화막(51)에, 홀의 상면 형상이 고르게 되어, 선조흔이 없이, 밑바닥 형상의 일그러짐 및 측벽면이 확대되는 보잉 형상의 발생을 피하여 수직 가공 형상이 우수한 홀을 형성 할 수 있다.
본 실시의 형태에 있어서, BARC막(53)을 에칭 할 때의 CF 리치 가스의 적용과 고압 분위기에서의 에칭, 및 ACL막(52)을 에칭 할 때에 있어서의 COS가스 함유 가스의 적용의 상승 효과에 의해, 산화막(51)에 형성되는 홀의 상면의 선조흔을 없애고, 홀 밑바닥의 일그러짐이 억제된다. 즉, 본 실시의 형태에 있어서, BARC막(53)을 에칭 할 때의 고압, CF 리치 가스, 및 ACL막(52)을 에칭 할 때의 COS가스 함유 가스의 적용은 필수 조건이며, 이 중, 어느 하나의 조건이라도 충족되지 않을 경우에는, 상기 작용 효과는 얻을 수 없다.
상기 3 조건에 의해, 산화막(51)에 형성되는 홀의 상면의 선조흔을 없애고, 밑바닥 형상의 일그러짐이 억제되는 메카니즘은, 아래와 같이 생각할 수 있다.
즉, BARC막(53)을 에칭 할 때, CF 리치 가스를 이용함으로써, CHF3가스 또는 C4F8가스에 의한 BARC막(53)상의 포토 레지스트막(54)에 대한 선택비가 향상하고, 이것에 의해 BARC막(53)을 에칭 할 때의 홀 형상이 양호해진다. 또한, 포토 레지스트막(54)상에 CF 가스에 근거하는 데포가 퇴적하기 쉬워져 마스크 잔량이 확보되고, 마스크층의 층 두께를 확보하면서 에칭 할 수 있어, 이것에 의해 BARC막(53)의 홀 형상이 안정된다. 또한, 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)의 고압 조건에서, BARC막(53)을 에칭함으로써, 데포 퇴적 작용이 보다 촉진되어, 상술한 홀 형상 안정 효과가 향상한다. 그리고, ACL막(52)의 에칭 시에 COS가스 함유 가스를 적용 함으로써, ACL막(52) 표면의 스무딩 효과가 발현되어, 이들 상승 효과에 의해 상면 형상이 안정되고, 밑바닥 형상에 일그러짐 없는 우수한 수직 가공 형상의 홀이 형성되는 것으로 생각할 수 있다.
본 실시의 형태에 있어서, 산화막(51)을 에칭 할 때, C6F6가스, C4F6가스, C4F8가스, Ar가스, O2가스의 혼합 가스를 처리 가스로서 이용하는 함으로써, ACL막(52)상에, C6F6가스에 기인하는 데포가 퇴적하기 쉬워져, 마스크 막으로서의 잔량을 확보하면서 에칭이 일어나므로, 산화막(51)에 형성되는 홀에 있어서의 보잉 형상의 발생을 피하여 수직 가공 형상이 양호한 홀을 형성 할 수 있다. 또, 보잉 형상이 발생하는 메커니즘으로서는, 마스크 막의 막 두께가 충분하지 않을 경우에 홀 단면에 대하여 경사 방향으로 조사(照射)된 애쳐(etcher)가 홀 단면에 비교적 큰 각도로 충돌하고, 이것에 의해 내벽면을 마모시키는 것으로 생각된다. 마스크 막으로서의 ACL막의 막 두께가 충분할 경우에는, ACL막의 내벽면이 마모하고, 산화막은 마모되지 않으므로, 산화막에 보잉 형상은 보여지지 않는다.
본 실시의 형태에 있어서는, BARC막(53)의 에칭, ACL(52)의 에칭 및 산화막(51)의 에칭을 동일한 PM 내에서 연속적으로 실행하므로, 이것에 의해 스루풋이 향상한다.
다음으로, 본 실시의 형태에 있어서의 변형 예(제 ２ 실시의 형태)에 대하여 설명한다.
제 ２ 실시의 형태에 관련되는 기판 처리 방법은, 제 １ 실시의 형태에 있어서의 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 산화막(51)을 에칭하는 스텝(제3 에칭 스텝) 대신에, 처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스를 이용한 전단 에칭 스텝, 및 처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝으로 이루어지는 제 4 에칭 스텝을 적용한 것이다. 또, CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스의 혼합 가스를 이용하여 BARC막(53)을 에칭하는 스텝(제1 에칭 스텝)과, COS가스 함유 가스를 이용하여 ACL막(52)을 에칭하는 스텝(제2 에칭 스텝)은, 상기 제 １ 실시의 형태와 마찬가지이다.
이하, 제 １ 실시의 형태와의 차이점을 중심으로 제 ２ 실시의 형태에 대하여 설명한다.
도 ５은, 본 실시의 형태에 관련되는 기판 처리 방법으로서의 기판 처리를 나타내는 플로우 챠트, 도 ６은, 본 실시의 형태에 있어서의 기판 처리 방법을 나타내는 공정도이다.
도 ５에 있어서, 웨이퍼W를 PM12의 챔버(22) 내에 반입하고 (스텝S11), 챔버(22) 내의 압력을 조정하며, CF 리치 가스를 도입하고 (스텝S12), 여기용 전력 및 바이어스 전력을 인가하여 BARC막(53)을 에칭 하고 (스텝S13), 다음으로, 챔버(22) 내의 압력을 다시 한번 조정하여, O2가스 및 COS가스를 도입하고(스텝S14), 그 후, 필요한 전력을 인가하여 ACL막(52)을 에칭 하기 (스텝S15)까지의 스텝은, 제 １ 실시의 형태에 있어서의 스텝S1∼스텝S5와 마찬가지이다.
다음으로, ACL막(52)이 에칭 된 웨이퍼W에 대하여, ACL막(52)의 개구부를, 예를 들면 SiO2막으로 이루어지는 산화막(51)에 전사하기 위한 에칭을 실시한다.
즉, ACL막(52)이 에칭 된 웨이퍼W (도6 (A))이 수용된 챔버 내의 압력을 APC밸브 등에 의해 예를 들면 20mTorr(2.66Pa)으로 설정하고, 웨이퍼W의 상부 온도를 예를 들면 60도, 하부 온도를 예를 들면 40도로 설정한다. 그리고, 샤워헤드(24)의 가스 공급부(30)로부터 C4F6가스를 예를 들면 60sccm, Ar가스를 200sccm, O2가스를 70sccm으로 혼합한 C4F6 가스 함유 가스를 챔버 내에 공급한다 (스텝S16). 그리고, 상부 전극에 500W의 여기용 전력을 인가하고, 또한 탑재대(23)에 바이어스 전력으로서 4500W를 인가한다.
이 때, C4F6가스, Ar가스, 및 O2가스가 처리공간S에 인가된 고주파 전력에 의해 플라즈마가 되고, 이온이나 래디컬이 발생한다 (도 ６(B)). 발생한 이온은, ACL막(52) 및 해당 ACL막(52)의 개구부(55)의 바닥부의 산화막(51)과 충돌, 반응하고, 해당 부분을 에칭 한다(전단 에칭 스텝)(스텝S17). 산화막(51)에 대한 선택성은 양호하여, 높은 에칭 레이트(ER)에 의해 에칭 되고, 산화막(51)에, ACL막(52)의 개구 폭에 따른 개구 부가 형성된다 (도 ６(C)). 다만, 산화막(51)은, 상당히 두꺼우므로, 이대로의 조건으로 에칭을 계속하면, 홀 형상이 무너져, CD값이 커질 우려가 있다.
따라서, 본 실시의 형태에 있어서는, C4F6가스 함유 가스에 의한 산화막(51)의 에칭 도중에, C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가하고, C4F6가스 함유 가스와 COS가스와의 혼합 가스를 플라즈마화 한 이온을 발생시키고 (도 ６(D)), 이 조건에서 산화막(51)에 대한 후단 에칭을 실시하여, 산화막(51)에 ACL막(52)의 개구부에 대응하는 개구 폭의 개구부를 형성한다 (스텝S18). 이 때, ACL막(52)의 상면 및 개구부(55)의 측벽면에, C4F6가스 및 COS가스에 기인하는 보호막이 형성되고, 해당 보호막에 의해 ACL막(52)의 잔막량을 확보하면서 에칭이 일어난다. 따라서, 홀 측면이 부풀어 커지는 보잉 형상을 피하여 수직 가공 형상이 양호한 홀이 형성된다 (도 ６(E)).
이렇게 하여, 산화막(51)에 탑 형상의 무너짐이 없고, 밑바닥 형상의 일그러짐 및 보잉 형상이 없는 홀이 형성된 웨이퍼W를 다른 장치의 애셔(Asher)에 의해 남은 ACL막(52)을 제거하고 (스텝S19), 본 처리를 종료한다.
본 실시의 형태에 의하면， 처리 가스로서 C4F6가스, Ar가스 및 O2가스를 포함하는 C4F6 가스 함유 가스를 이용한 전단 에칭 스텝과, 이 C4F6 가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝에 의해 처리 대상층인 산화막(51)을 에칭하므로, 전단 에칭 스텝에 있어서, 높은 ER에서 산화막(51)을 에칭하여 ACL막(52)의 개구부를 산화막(51)에 전사시킬 수 있고, 또한 후단 에칭 스텝에 있어서, COS가스 함유 가스의 스무딩 효과에 의해, 개구부의 탑 형상의 무너짐, CD값의 확대 및 보잉 형상의 발생을 방지하고, 또한 밑바닥 직경의 축소를 피하여 수직 가공 형상이 우수한 홀을 형성 할 수 있다.
본 실시의 형태에 있어서의 후단 에칭 스텝에 있어서, 홀의 탑 형상의 일그러짐 및 CD값의 확대를 방지하는 스무딩 효과가 발휘되는 매커니즘은, 반드시 분명한 것은 아니지만, 처리 가스중의 C4F6 가스와 COS가스와의 반응 생성물인 CS, CFS가 개구부의 측벽면 및 바닥면에 막 형상으로 부착되고, 이 CS, CFS로 이루어지는 막이 보호막으로서 기능하여 이온의 어택으로부터, 특히 측벽을 보호함에 의한 것이라고 생각된다.
본 실시의 형태의 후단 에칭 스텝에 있어서, 홀의 바닥부에도 보호 막이 형성되므로, COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝에 있어서의 산화막(51)에 대한 에칭의 선택비는, COS가스를 이용하지 않는 전단 에칭 스텝에 있어서의 선택비보다도 저하한다. 즉, 전단 에칭 스텝은, 에칭 우선의 스텝이며, 홀의 탑 형상의 무너짐, CD값의 확대 등의 우려가 있지만, 높은 ER에 의해 효율적으로 산화막(51)을 에칭하여 홀을 형성 할 수 있다. 한편， 후단 에칭 스텝은, 스무딩 우선의 스텝이며, ER는 전단 에칭 스텝보다도 저하하는데, 홀의 탑 형상의 무너짐, CD값의 확대, 보잉 형상의 발생 등을 방지하면서 수직 가공 형상에 우수한 홀을 형성할 수 있다.
본 실시의 형태에 있어서, 전단 에칭 스텝으로부터 후단 에칭 스텝으로 이행하는 타이밍, 즉 COS가스를 도입하는 타이밍은 중요하고, 마스크 막인 ACL막(52)의 잔존량(남은 두께), 소망하는 CD값, 어스펙트 비, ER, 에칭 소요 시간 등에 의해 종합적으로 판단하여 결정된다. 구체적으로는, 미리 동일한 조건에서 같은 산화막을 에칭하는 시험을 실시하고, 이것에 의해, 마스크막인 ACL막(52)이 완전히 소멸하기 전에 산화막(51)의 에칭이 완료하는 COS가스 도입의 타이밍을 결정해 두는 것이 바람직하다. 예를 들면, ACL막(52)의 잔존량이 초기의 50%정도, 예를 들면 500nm정도가 된 시점에서 COS가스를 첨가하고, 이것에 의해, 전단 에칭 스텝을 후단 에칭 스텝으로 이행시키는 처리가 알맞게 행해진다.
본 실시의 형태에 있어서, 후단 에칭 스텝에 있어서의 COS가스 도입량은, 모든 처리 가스 유량에 대하여 2∼5%인 것이 바람직하다. COS가스 첨가량이 2%미만에서는, 홀 직경이 확대되고, 5%을 넘으면 에칭이 멈춘다.
또, 본 실시의 형태에 있어서, 산화막(51)의 에칭 개시 당초부터 COS가스를 첨가하면, 산화막(51)의 ER가 저하되는 한편, 마스크막으로서의 ACL막(52)의 ER는 그만큼 내려가지 않으므로, 산화막(51)의 에칭이 완료하기 전에 ACL막(52)이 없어져버려, 산화막(51)을 에칭 할 수 없는 사태를 초래할 우려가 있다.
본 실시의 형태에 있어서, 후단 에칭 스텝을 채용함으로써, 산화막(51)에 있어서의 홀의 CD값의 확대를 회피할 수 있으므로, BARC막(53) 및 ACL막(52)을 에칭 할 때, 미리 산화막(51)의 에칭 스텝에서 얻을 수 있는 효과를 가미하여 비교적 높은 ER를 채용하고, 이것에 의해 총 에칭 시간의 단축을 도모할 수도 있다.
본 실시의 형태에 있어서, 후단 에칭 스텝을 실시한 뒤, 후단 에칭 스텝과 같은 조건에서, 소정 시간 오버 에칭(OE)하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 밑바닥(bottom) CD값이 확대하고, 탑(top)CD값과 밑바닥 CD값과의 차가 보다 작아져 수직 가공 형상이 보다 양호해 진다. OE시간은, 산화막(51)의 총 에칭 시간의, 예를 들면 10∼30%이다. OE시간이 총 에칭 시간의 10%미만에서는, 밑바닥 CD값 확대 효과를 충분히 얻을 수 없는 우려가 있고, 30%을 넘어도 밑바닥 CD값의 확대 효과는 그만큼 커지지 않는다.
이하에 본 발명의 구체적 실시예에 대하여 설명한다.
표 １ 및 표 ２은, 본 발명의 구체적 실시예에 있어서의 BARC막(51) 에칭 스텝 (제1 에칭 스텝) 및 ACL막(52) 에칭 스텝(제2 에칭 스텝)에 있어서의 홀의 형상 개선 효과에 대한 처리압력, CF 리치 가스 및 COS가스 의존성을 나타내는 것이다.
(표 １)
대상층 압력 HF/LF CF4 CHF3 C4F8 O2
실시예 1 BARC 100 300/300 220 30 30 7+8
실시예 2 BARC 120 300/300 220 30 30 7+12
실시예 3 BARC 150 300/300 220 30 30 7+8
비교예 1 BARC 50 300/300 220 30 30 7+8
비교예 2 BARC 75 300/300 220 30 30 7+8
실시예 4 BARC 120 300/300 220 30 30 7+12
실시예 5 BARC 120 300/300 220 30 30 7+12
실시예 6 BARC 120 300/300 220 30 30 7+12
비교예 3 BARC 120 300/300 220 30 30 7+12
비교예 4 BARC 120 300/300 220 30 30 7+12
비교예 5 BARC 120 300/300 150 *1 -- --
비교예 6 BARC 120 300/300 250 -- -- --
여기에서, 압력은 처리 챔버 내 압력(mTorr)을 나타내고, HF 및 LF는, 각각 상부 전극에 인가되는 여기용전력(W) 및 탑재대에 인가되는 바이어스용 전력(W)을 나타낸다. 또한, CF4, CHF3, C4F8, O2은, 각각의 가스 유량(단위:sccm)을 나타낸다. 또한, O2가스 유량에 있어서의 「7+8」, 「7+12」은, 각각 「(중앙부에서의 O2 도입량) + (단부로부터의 O2도입량)」을 나타낸다. 또 、＊1은, 처리 가스로서 Ar가스 150sccm을 포함하는 것을 나타낸다.
(표 ２)
대상층 압력 HF/LF O2 COS 형상효과
실시예 1 ACL 20 500/500 750 30 O
실시예 2 ACL 20 500/500 750 30 ◎
실시예 3 ACL 20 500/500 750 30 ◎
비교예 1 ACL 20 500/500 1125 9 X
비교예 2 ACL 20 500/500 750 30 X
실시예 4 ACL 20 500/500 600 30(5.0%) ◎
실시예 5 ACL 20 500/500 750 30(4.0%) ◎
실시예 6 ACL 20 500/500 900 30(3.3%) ◎
비교예 3 ACL 20 500/500 600 0 X
비교예 4 ACL 20 500/500 600 60(10%) △
비교예 5 ACL 20 500/500 750 30 X
비교예 6 ACL 20 500/500 750 30 X
여기에서, 압력은 처리 챔버 내 압력(mTorr)을 나타내고, HF 및 LF는, 각각 상부 전극에 인가되는 여기용(勵起用) 전력(W) 및 탑재대에 인가되는 바이어스용 전력(W)을 나타낸다.
또한, O2, COS는 각각의 가스 유량(sccm)을 나타내고, COS가스에 있어서의 괄호 내의 숫자는, 모든 처리 가스량에 대한 COS가스 유량의 비율을 나타낸다. 또한, 형상 효과는,ACL막(52)에 형성된 상면 및 단면 형상의 관찰 결과를 나타내고, ◎은 큰 개선 효과가 보여진 것, O은 개선 효과가 보여지고 실용상 문제가 없는 것, △은 형상 개선 효과가 보여졌지만 충분하지 않은 것을 나타내고, ×은 개선 효과가 보여지지 않고 실용상 문제가 있는 것을 나타낸다. 또, 표 １과 표 ２은 연속된 처리이며, 일련의 처리를 동일 실시예, 동일 비교예로서 나타냈다.
표 １ 및 표 ２에 있어서, 실시예 1∼3 및 비교예 1, 2은 BARC막(53) 에칭 때의 처리압력 의존성을 나타낸 것이며, 실시예 1∼3은, 처리압력이 본 발명의 범위인 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)을 충족시키므로, 홀 형상의 개선 효과를 얻을 수 있고, 상면에 선조흔이 없이, 밑바닥 형상에 일그러짐이 없는 홀이 형성되었다. 실시예 1∼3에 있어서, BARC막 에칭 때의 처리압력은, 특히 120mTorr(1.6×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)이 바람직한 것을 알 수 있다. 한편， 비교예 1 및 2은, BARC막(53) 에칭 때의 처리압력이 본 발명의 범위를 충족하지 않으므로, 홀의 상면 형상에 선조흔이 있고, 형상 개선 효과가 보여지지 않았다.
실시예 4∼6 및 비교예 3 및 4은, ACL막(52) 에칭 때의 COS가스 의존성을 나타내는 것이며, 실시예 4∼6 및 비교예 4은, 처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 적용했으므로, 형상 개선 효과를 볼 수 있었다. 여기에서, COS가스 유량이 모든 처리 가스 유량의 3∼5%인 경우에는, 매우 양호한 형상 개선 효과를 얻을 수 있으며, 상면 형상이 고르게 되고, 밑바닥 형상에 일그러짐이 없는 홀이 형성되었다. 이것에 대하여, COS가스 유량이 모든 처리 가스 유량의 10%인 비교예 4에서는, 충분한 형상 개선 효과를 얻을 수 없고, 홀의 밑바닥 형상에 일그러짐을 볼 수 있었다. 이것에 의해, 모든 처리 가스 유량에 대한 COS가스 유량의 비율은, 3∼5%가 바람직한 것을 알 수 있다. 한편， 비교예 3은, COS가스를 적용하고 있지 않으므로, 상면 형상에 있어서의 홀의 원형 형상이 흐트러지고, 형상 개선 효과는 보여지지 않았다.
또한, 비교예 5, 6은, BARC막 에칭 때의 처리 가스로서, CF 리치 가스를 이용하지 않았을 경우를 나타내는 것이며, 실시예 2과 대비되는 것이다. 즉 비교예 5은, 실시예 2와 비교하여 CHF3가스 및 C4F8가스 대신에 Ar가스를 적용한 것이다. 또한, 비교예 6은, 실시예 2에 있어서, CHF3가스 및 C4F8가스의 적용을 멈추고, CF4가스만을 적용한 것이다. 비교예 5 및 6은 모두, BARC막(53)의 에칭에 있어서 CF 리치 가스를 이용하고 있지 않으므로, 형상 개선 효과는 얻을 수 없었다. 여기에서, CF 리치 가스란, CF4가스 뿐만아니라, CF4가스 외에, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 가스를 말한다.
다음으로, BARC막(53) 에칭 스텝(제1 에칭 스텝) 및 ACL막(52) 에칭 스텝(제2 에칭 스텝)에 이어지는, 산화막(51) 에칭 스텝(제3 에칭 스텝)에 있어서의 홀의 형상 개선 효과에 대한 C6F6가스 의존성에 대하여 설명한다.
표 ３은, 표 １ 및 표 ２에 있어서의 실시예 2의 제1 에칭 스텝 및 제2 에칭 스텝에 뒤이어 행하여진 제3 에칭 스텝에 있어서의 홀의 형상 개선 효과에 대한 Ｃ6F6가스 의존성을 나타내는 것이다.
(표 ３)
대상층 C6F6 C4F6 C4F8 Ar O2 ACL잔막 홀 폭 형상판정
실시예 7 산화층 8(2.4%) 45 -- 200 85 ◎ O O
실시예 8 산화층 8(2.4%) 25 20 200 85 O ◎ O
실시예 9 산화층 12(3.5%) 25 20 200 85 ◎ ◎ ◎
실시예10 산화층 16(4.6%) 25 20 200 85 ◎ O O
비교예 7 산화층 0 45 -- 200 85 O X X
여기에서, 각 실시예 및 비교예에 있어서의 처리압력은, 20mTorr(2.66Pa)이며, 상부 전극에 인가되는 여기용 전력을 1100(W) 및 탑재대에 인가되는 바이어스용 전력을 4500(W)로 하였다. C6F6, C4F6, C4F8, Ar, O2은, 각각의 가스 유량(단 위:sccm)을 나타내고, C6F6에 있어서의 괄호 내의 숫자는, 모든 가스량에 대한 C6F6가스 유량의 비율을 나타낸다. 또한, 홀의 형상 판정(내(耐) 보잉 효과)은, ACL막의 잔막량(ACL잔막)과 홀 폭의 형상(홀 폭)으로 판정되고, ◎은 내 보잉 효과가 큰 것, O은 내 보잉 효과가 충분히 발현된 것, △은 내 보잉 효과가 발현되었지만 충분하지 않은 것, ×은 내 보잉 효과가 발현되지 않은 것을 나타낸다.
표 ３에 있어서, 실시예 7∼10은, 산화막(51)의 에칭 시에 C6F6가스를 적용했으므로, ACL막(52)위로 데포가 퇴적하고, 마스크층으로서 기능하는 이들의 막의 막 두께를 확보하면서 에칭 되고, 이것에 의해, 홀의 단면 형상이 비교예 7과 비교하여 안정되어, 내(耐) 보잉 효과가 발현되었다. 또한, 산화막(51)에 있어서의 개구 단면이 가장 커지는 네킹 위치를 밀어 올릴 수 있고, 이것에 의해서도, 내 보잉 효과가 발현된 것을 알 수 있다. 여기에서, C6F6의 모든 처리 가스 유량에 대한 비율은, 2% 이상인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 2∼5%인 것이 바람직하다. 비교예 7은, 산화막(51)의 에칭 시에 C6F6을 적용하고 있지 않으므로, ACL막(52)의 잔막량이 많을 경우에는 홀 폭이 좁아지고, 홀 폭을 확대하면 ACL막의 잔막량을 확보할 수 없어, 보잉이 없는 형상을 얻을 수 없다.
실시예 8은, 실시예 7에 있어서의 Ｃ4F6 가스의 일부를 C4F8가스로 바꾼 것이지만, C4F8가스를 첨가함으로써， 홀 폭을 확대할 수 있는 것을 알 수 있다. C4F6가스의 일부를 C4F8가스로 치환함으로써 ACL막의 잔막량을 확보하면서, 홀 폭을 확대할 수 있으므로, 보잉 형상을 피할 수 있다. 즉, 본 실시의 형태에 있어서, 산화막(51)의 에칭 시에, 처리 가스로서 이용되는 C6F6가스 함유 가스는, C6F6가스 외에 C4F6가스를 함유하는 것이며, 또한 C4F8가스를 함유 하는 것이 바람직하다. C4F8가스를 함유 하는 것에 의해, 산화막 에칭의 선택비를 약간 낮출 수가 있고, 이것에 의해 홀 측벽이 어느 정도 깎여 폭이 넓어진다고 생각할 수 있다. 또, C6F6가스에 의해 충분한 선택비를 얻을 수 있으므로, C4F8가스로 다소 선택비를 낮추어도 상관없다.
표 ４은, 산화막 에칭 스텝에 있어서, 전단 에칭 스텝에 이어 후단 에칭 스텝을 실행한 실시예와 후단 에칭 스텝을 실행하지 않는 비교예에 있어서의 홀 형상의 차이를 나타낸 것이다.
(표 ４)
전단에칭스텝 (sec) 후단에칭스텝 (sec) 탑 CD (nm) 밑바닥 CD (nm)
실시예 11 210 210 115 71
실시예 12 210 269 115 81
실시예 13 210 328 117 86
비교예 8 360 ---- 136 95
비교예 9 396 ---- 135 89
비교예 10 432 ---- 133 94
표 ４에 있어서, 실시예 11∼13은, ACL막(52)의 에칭이 종료하고, ACL막(52)에 있어서의 CD값이 95∼110nm의 범위의 웨이퍼W에 대하여, 챔버 내 압력을 20mTorr(2.66Pa)로 하여 처리 가스로서 C4F6가스 60sccm, Ar가스 200sccm, 및 O2가스 70sccm을 포함하는 Ｃ4F6 가스 혼합 가스를 이용하며, 여기용 전력을 500W, 바이어스 전력을 4500W로 하여, 에칭 시간 210sec의 전단 에칭을 실시하고, 그 후, 상 기 C4F6가스 혼합 가스에 유량 10sccm의 COS가스를 첨가하여 각각 210sec, 269sec 및 328sec의 후단 에칭을 실시한 것이다. 탑CD 및 밑바닥CD는, 각각 시험 종료 후, 즉 후단 에칭 스텝 종료 후의 탑CD측정 값 및 밑바닥CD 측정 값이다. 또, 전단 에칭 스텝 종료 후의 탑CD값은, 각각 120nm이었다.
또한, 비교예 8∼10은, 상기 실시예 11∼13과 각각 동일한 웨이퍼W를 이용하고, 실시예 11∼13에 있어서의 전단 에칭만을 각각 360sec, 396sec 및 432sec 실시한 것이며, 탑CD 및 밑바닥CD는, 각각 시험 종료 후의 탑CD 측정 값 및 밑바닥CD 측정값이다.
표 ４에 있어서, 후단 에칭을 실시한 실시예 11∼13에 있어서의 시험 종료 후의 탑CD값은, 각각 115nm, 115nm 및 117nm이며, 전단 에칭 스텝 종료 후의 탑CD값과 비교하여 CD값은 증가하지 않은 것을 알 수 있다. 이것에 대하여 비교예 8∼10에 있어서의 시험 종료 후의 탑CD값은, 각각 136nm, 135nm 및 133nm이며, 실시예 11∼13에 있어서의 전단 에칭 스텝 후의 탑CD값과 비교하여 각각 CD값이 증가하여 있는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터, 전단 에칭 스텝에 이어 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝을 실시함으로써， 탑CD값의 확대를 방지하면서 산화막(51)을 에칭 가능한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 오버 에칭의 구체 예에 대하여 설명한다.
도 ７은, 실시예 11∼13 및 비교예 8∼10에 있어서 오버 에칭(OE)을 실시했을 때의 OE량에 대한 탑CD값의 변화를 도시한 도면, 도 ８은, 실시예 11∼13 및 비교예 8∼10에 있어서, 오버 에칭(OE)을 실시했을 때의 OE량에 대한 밑바닥CD 값의 변화를 도시하는 도면이다.
여기에서, 실시예 11∼13에 있어서의 OE는, 실시예 11∼13에 있어서 후단 에칭 스텝이 종료한 후, 후단 에칭 스텝과 같은 조건에서, 산화막(51)에 대한 총 에칭 시간의 10∼30%의 OE를 실시한 것이며, 비교예 8∼10에 있어서의 OE는, 비교예 8∼10에 있어서 에칭 스텝(전단 에칭 스텝)이 종료한 후, 마찬가지(전단 에칭 스텝)의 조건에서 산화막(51)에 대한 총 에칭 시간의 10∼30% OE를 실시한 것이다.
도 ７ 및 도 ８에 있어서, COS가스 함유 가스를 적용하지 않는 비교예에서는, OE량이 늘어나도 탑CD값 및 밑바닥CD값은 모두 거의 변화되지 않았지만, COS가스 함유 가스를 적용한 후단 에칭 스텝을 실시한 실시예에서는, OE량을 늘렸을 경우, 탑CD값은 거의 변화하지 않는데, 밑바닥 CD값이 점차 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝을 채용하고, 후단 에칭 스텝의 조건으로 OE를 시행함으로써, 탑 CD값의 확대(넓이)를 방지하면서 밑바닥CD값을 확대할 수 있고, 게다가 OE시간을 조절함에 따라, 밑바닥CD값의 확대 폭을 조정 가능한 것을 알 수 있었다.
상술한 각 실시의 형태에 있어서, 플라즈마 처리가 실시되는 기판은 반도체 디바이스 용의 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display) 등을 포함하는 FPD(Flat Panel Display)등에 이용하는 각종 기판이나, 포토 마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
또한, 본 발명의 목적은, 상술한 각 실시의 형태의 기능을 실현하는 소프트 웨어의 프로그램 코드를 기억한 기억 매체를, 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터 (또는 CPU나 MPU등)가 기억 매체에 저장된 프로그램 코드를 판독하여 실행하는 것에 의해서도 달성된다.
이 경우, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드 자체가 상술한 각 실시의 형태의 기능을 실현하는 것이 되고, 그 프로그램 코드 및 해당 프로그램 코드를 기억한 기억 매체는 본 발명을 구성하게 된다.
또한, 프로그램 코드를 공급하기 위한 기억 매체로서는, 예를 들면, 플로피(등록상표)디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CDRW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW 등의 광 디스크, 자기 테이프, 비 휘발성의 메모리 카드, ROM 등을 이용할 수 있다. 또는, 프로그램 코드를 네트워크을 거쳐 다운로드 해도 좋다.
또한, 컴퓨터가 판독한 프로그램 코드를 실행 하는 것에 의해, 상술한 각 실시의 형태의 기능이 실현될 뿐만아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하여, 컴퓨터상에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템) 등이 실제 처리의 일부 또는 전부를 실행하고, 그 처리에 의해 상술한 각 실시 형태의 기능이 실현될 경우도 포함된다.
또한, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가, 컴퓨터에 삽입된 기능 확장 보드나 컴퓨터에 접속된 기능 확장 유닛에 갖춰지는 메모리에 기입된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하여, 그 확장 기능을 확장 보드나 확장 유닛에 갖춰지는 CPU 등이 실제 처리의 일부 또는 전부를 실행하고, 그 처리에 의해 상술한 각 실시 형태의 기능이 실현될 경우도 포함된다.
도 １은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 방법을 실행하는 기판 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 ２는 도 １에 있어서의 선II-II을 따르는 단면도이다.
도 ３은 도 １의 기판 처리 시스템에 있어서 플라즈마 처리가 실시되는 반도체 웨이퍼의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 ４는 본 발명의 제 １ 실시의 형태에 따른 기판 처리 방법으로서의 기판 처리를 나타내는 플로우챠트이다.
도 ５는 제 ２ 실시의 형태에 관련되는 기판 처리 방법에 있어서의 기판 처리를 나타내는 플로우 챠트이다.
도 ６은 제 ２ 실시의 형태에 있어서의 기판 처리 방법을 나타내는 공정도이다.
도 ７은 실시예 및 비교예에 있어서 오버 에칭을 실시했을 때의 오버 에칭 량에 대한 탑CD값의 변화를 나타내는 도면이다.
도 ８은 실시예 및 비교예에 있어서 오버 에칭을 실시했을 때의 오버 에칭 량에 대한 밑바닥CD값의 변화를 나타내는 도면이다.
( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10;기판 처리 시스템
12∼17; 프로세스 모듈
50: 실리콘 기재
51:산화막(SiO2막)
52: ACL막( 가상 레지스트막)
53: BARC막
54: 포토 레지스트막
55: 개구부

Claims (15)

  1. 처리 대상층 상에 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 처리 대상층, 상기 마스크층 및 상기 중간층은 각각, 산화막, 비결정 카본막 및 반사 방지막이고,
    처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하고, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중간층을 에칭하는 제1 에칭 스텝과,
    처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝을
    포함하고,
    상기 제 2 에칭 스텝에 있어서, 상기 COS가스 유량을, 전체 처리 가스 유량에 대하여 3∼5%로 하는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 처리 대상층 상에 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 처리 대상층, 상기 마스크층 및 상기 중간층은 각각, 산화막, 비결정 카본막 및 반사 방지막이고,
    처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스를 이용한 전단 에칭 스텝 및 처리 가스로서 상기 C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝에 의해 상기 처리 대상층을 에칭하는 처리 대상층 에칭 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 처리 대상층 상에 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 처리 대상층, 상기 마스크층 및 상기 중간층은 각각, 산화막, 비결정 카본막 및 반사 방지막이고,
    처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하고, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중간층을 에칭하는 제1 에칭 스텝과,
    처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝과,
    처리 가스로서 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 상기 처리 대상층을 에칭하는 제3 에칭 스텝을
    포함하고,
    상기 제 2 에칭 스텝에 있어서, 상기 COS가스 유량을, 전체 처리 가스 유량에 대하여 3∼5%로 하는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 처리 대상층 상에, 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 처리 대상층, 상기 마스크층 및 상기 중간층은 각각, 산화막, 비결정 카본막 및 반사 방지막이고,
    처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하고, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중간층을 에칭하는 제1 에칭 스텝과,
    처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝과,
    처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스를 이용한 전단 에칭 스텝 및 처리 가스로서 상기 C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝에 의해 상기 처리 대상층을 에칭하는 제 4 에칭 스텝을
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 에칭 스텝에 있어서, 상기 COS가스 유량을, 전체 처리 가스 유량에 대하여 3∼5%로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 제 1, 4, 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 에칭 스텝에 있어서, 처리압력을 20mTorr(2 .66Pa) 이하로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 처리 대상층을 에칭함에 있어서, 상기 C6F6가스 함유 가스 중의 상기 C6F6가스의 유량을, 전체 처리 가스 유량에 대하여 2%이상으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 C6F6가스 함유 가스는, 또한 C4F6가스 및 C4F8가스를 함유하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 처리 대상층을 에칭함에 있어서, 처리압력을 20mTorr(2.66Pa) 이하로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 처리 대상층을 에칭함에 있어서, 상기 후단 에칭 스텝에 있어서의 상기 COS가스의 유량을, 전체 처리 가스 유량에 대하여 2∼5%로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 처리 대상층을 에칭함에 있어서, 상기 후단 에칭 스텝을 소정 시간 연장하여 오버 에칭을 실행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 소정 시간은 상기 처리 대상층에 대한 총 에칭 시간의 10∼30%인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 처리 대상층 상에 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 기판 처리 방법은,
    상기 처리 대상층, 상기 마스크층 및 상기 중간층은 각각, 산화막, 비결정 카본막 및 반사 방지막이고,
    처리 가스로서 CF4가스, CHF3가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하고, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중간층을 에칭하는 제1 에칭 스텝과,
    처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝과,
    처리 가스로서 C6F6가스 함유 가스를 이용하여 상기 처리 대상층을 에칭하는 제3 에칭 스텝을
    포함하고,
    상기 제 2 에칭 스텝에 있어서, 상기 COS가스 유량을, 전체 처리 가스 유량에 대하여 3∼5%로 하는 것
    을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
  15. 처리 대상층 상에 마스크층 및 중간층이 적층된 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 중간층 및 마스크층을 거쳐 상기 처리 대상층에 패턴 형상을 형성하는 기판 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 기판 처리 방법은,
    상기 처리 대상층, 상기 마스크층 및 상기 중간층은 각각, 산화막, 비결정 카본막 및 반사 방지막이고,
    처리 가스로서 CF4가스, C4F6가스 및 C4F8가스를 함유하는 혼합 가스를 이용하고, 처리압력 100mTorr(1.33×10Pa)∼150mTorr(2.0×10Pa)로 상기 중간층을 에칭하는 제1 에칭 스텝과,
    처리 가스로서 COS가스 함유 가스를 이용하여 상기 마스크층을 에칭하는 제2 에칭 스텝과,
    처리 가스로서 C4F6가스 함유 가스를 이용한 전단 에칭 스텝 및 처리 가스로서 상기 C4F6가스 함유 가스에 COS가스를 첨가한 COS가스 함유 가스를 이용한 후단 에칭 스텝과에 의해 상기 처리 대상층을 에칭하는 제 4 에칭 스텝을
    포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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