KR102454586B1 - 성막 방법 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피처리체의 오목부를 소정의 퇴적물로 메우는 것을 목적으로 한다.
챔버의 내부를 소정의 압력으로 유지하고, 피처리체를 배치하는 스테이지를 -20℃ 이하의 극저온으로 냉각시킨 스테이지 상에 설치하는 공정과, 상기 챔버의 내부에 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스를 공급하는 공정과, 공급된 상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 피처리체의 오목부에 퇴적시키는 공정을 갖는 성막 방법이 제공된다.

Description

성막 방법 및 플라즈마 처리 장치{FILM FORMING METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 성막 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 제조에 있어서 디바이스의 치수가 미세해지고, 피처리체에 형성된 홀이나 라인 앤드 스페이스(L/S : Line and Space)의 홈부의 애스펙트비(A/R : Aspect Ratio)가 높아지고 있다. 이러한 높은 애스펙트비의 오목부의 톱의 개구를 막지 않고, 오목부의 내부를 소정의 막으로 메우는 것이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1, 2를 참조).
특허문헌 1 : 미국 특허 출원 공개 제2016/0314964호 명세서 특허문헌 2 : 일본 특허 공표 제2015-530742호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제2010-153859호 공보 특허문헌 4 : 일본 특허 공개 제2004-228581호 공보
그러나, 특히 플루오로카본의 가스로부터 생성된 플라즈마에 의해 오목부의 내부를 성막하는 경우, 애스펙트비가 높아지면 오목부의 톱의 개구가 막히고, 오목부의 내부에 공동이 생겨, 오목부의 내부를 막으로 충전시키는 것은 어려웠다.
상기 과제에 대하여, 일측면에서는, 본 발명은, 피처리체의 오목부를 소정의 퇴적물로 메우는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 하나의 양태에 의하면, 챔버의 내부를 소정의 압력으로 유지하고, 피처리체를 배치하는 스테이지를 -20℃ 이하의 극저온으로 냉각시킨 스테이지 상에 설치하는 공정과, 상기 챔버의 내부에 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스를 공급하는 공정과, 공급된 상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 피처리체의 오목부에 퇴적시키는 공정을 갖는 성막 방법이 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 피처리체의 오목부를 소정의 퇴적물로 메울 수 있다.
도 1은 일실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 일실시형태에 관한 오목부의 개구의 폐색을 설명하기 위한 도면.
도 3은 일실시형태에 관한 피처리체의 샘플을 설명하기 위한 도면.
도 4는 일실시형태에 관한 성막 방법의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 일실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 시간 변화의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 일실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 시간 변화의 실험 결과의 일례를 나타내는 그래프.
도 7은 일실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 온도 의존의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 일실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 압력 의존의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 일실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 가스 의존의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 증기압 곡선을 나타내는 도면.
도 11은 일실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 LF 의존의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 12는 일실시형태에 관한 성막 방법에 의한 첨가 가스에 의한 희석의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 13은 일실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 장치 의존의 실험 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 14는 일실시형태에 관한 장치의 개략 구성을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 중복 설명을 생략한다.
[플라즈마 처리 장치]
우선, 본 발명의 일실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 구성의 일례에 관해, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 구성의 일례를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 플라즈마 처리 장치로서 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 처리 장치(5)를 예를 들어 설명한다.
이 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(5)는, 평면 코일형의 RF 안테나를 이용하는 플라즈마 처리 장치로서 구성되어 있고, 예를 들어 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형 진공 챔버(10)를 갖고 있다. 챔버(10)는 보안 접지되어 있다.
챔버(10) 내의 하부 중앙에는, 피처리 기판으로서 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼(W)」라고 함)를 배치하는 원판형의 스테이지(12)가 고주파 전극을 겸하는 기판 유지대로서 수평으로 배치되어 있다. 이 스테이지(12)는, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지며, 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상측으로 연장되는 절연성 통형상 지지부(14)에 지지되어 있다.
절연성 통형상 지지부(14)의 외주를 따라서 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상측으로 연장되는 도전성 통형상 지지부(16)와 챔버(10)의 내벽 사이에 고리형의 배기로(18)가 형성되어 있다. 배기로(18)의 상부 또는 입구에 고리형의 배플판(20)이 부착되고, 바닥부에 배기 포트(22)가 설치되어 있다. 챔버(10) 내의 가스의 흐름을 스테이지(12) 상의 웨이퍼(W)에 대하여 축대칭으로 균일하게 하기 위해서는, 배기 포트(22)를 원주 방향으로 등간격으로 복수 설치하는 구성이 바람직하다.
각 배기 포트(22)에는 배기관(24)을 통해 배기 장치(26)가 접속되어 있다. 배기 장치(26)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있어, 챔버(10) 내의 플라즈마 처리 공간을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 챔버(10)의 측벽의 외측에는, 웨이퍼(W)의 반입 반출구(27)를 개폐하는 게이트 밸브(28)가 부착되어 있다.
스테이지(12)에는, 제2 고주파 전원(30)이 정합기(32) 및 급전 막대(34)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이 제2 고주파 전원(30)은, 웨이퍼(W)에 인입하는 이온의 에너지를 제어하기 위해 적합한 일정 주파수(예컨대 400 kHz)의 바이어스 인입용의 고주파 전력 LF를 가변의 파워로 출력할 수 있게 되어 있다. 정합기(32)는, 제2 고주파 전원(30)측의 임피던스와 부하(주로 스테이지, 플라즈마, 챔버)측의 임피던스 사이에서 정합을 취하기 위한 리액턴스 가변의 정합 회로를 수용하고 있다. 그 정합 회로 중에 자기 바이어스 생성용의 블로킹 콘덴서가 포함되어 있다. 또한, 정합기(32)와 급전 막대(34) 사이에는, 플라즈마 생성중에 제2 고주파 전원(30)으로부터 스테이지(12)에 바이어스 인입용의 고주파 전력을 인가한 경우에, 실제로 스테이지(12)에 인가되는 전압 Vpp(실제로 인가되는 전압의 정현파의 진폭 : peak-to-peak), 즉, 웨이퍼(W)에 인입하는 이온 에너지를 측정하기 위한 전압 측정부(도시하지 않음)를 갖는다.
스테이지(12)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 유지하기 위한 정전척(36)이 설치되고, 정전척(36)의 외주측에는 웨이퍼(W)의 주위를 고리형으로 둘러싸는 포커스링(38)이 설치되어 있다. 정전척(36)은 도전막으로 이루어진 전극(36a)을 한쌍의 절연막(36b, 36c) 사이에 끼워 넣은 것이며, 전극(36a)에는 고압의 직류 전원(40)이 스위치(42) 및 피복선(43)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(40)으로부터 공급되는 직류 전류에 의해, 정전력으로 웨이퍼(W)를 정전척(36) 상에 흡착 유지할 수 있다.
스테이지(12)의 내부에는, 예를 들어 원주 방향으로 연장되는 고리형의 냉매실 또는 냉매 유로(44)가 설치되어 있다. 이 냉매 유로(44)에는, 칠러 유닛으로부터 배관(46, 48)을 통해 소정 온도의 냉매, 예를 들어 냉각수(cw)가 순환 공급된다. 냉매의 온도에 의해 정전척(36) 상의 웨이퍼(W)의 처리중의 온도를 제어할 수 있다. 이것과 관련하여, 전열 가스 공급부로부터의 전열 가스, 예를 들면 He 가스가, 가스 공급관(50)을 통해 정전척(36)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급된다. 또한, 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩을 위해 스테이지(12)를 수직 방향으로 관통하여 상하 이동시킬 수 있는 리프트핀 및 그 승강 기구 등도 설치되어 있다.
다음으로, 이 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(5)에 있어서 플라즈마 생성에 관계된 각 부의 구성을 설명한다. 챔버(10)의 천장에는, 스테이지(12)로부터 비교적 큰 거리 간격을 두고, 예를 들어 석영판으로 이루어진 원형의 유전체창(52)이 기밀하게 부착되어 있다. 이 유전체창(52) 상에는, 챔버(10) 또는 스테이지(12)와 동축에, 코일형의 RF 안테나(54)가 수평으로 배치되어 있다. 이 RF 안테나(54)는, 바람직하게는, 예를 들어 스파이럴 코일 또는 각 일주 내에서 반경이 일정한 동심원 코일의 형태를 갖고 있고, 절연체로 이루어진 안테나 고정 부재에 의해 유전체창(52) 상에 고정되어 있다.
RF 안테나(54)의 일단에는, 제1 고주파 전원(56)의 출력 단자가 정합기(58) 및 급전선(60)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. RF 안테나(54)의 타단은, 어스선을 통해 전기적으로 그라운드 전위에 접속되어 있다.
제1 고주파 전원(56)은, 고주파 방전에 의한 플라즈마의 생성에 적합한 주파수(예컨대 27 MHz 이상)의 플라즈마 생성용의 고주파 HF를 가변의 파워로 출력할 수 있게 되어 있다. 정합기(58)는, 제1 고주파 전원(56)측의 임피던스와 부하(주로 RF 안테나, 플라즈마, 보정 코일)측의 임피던스 사이에서 정합을 취하기 위한 리액턴스 가변의 정합 회로를 수용하고 있다.
챔버(10) 내의 처리 공간에 소정의 가스를 공급하기 위한 가스 공급부는, 유전체창(52)보다 다소 낮은 위치에서 챔버(10)의 측벽의 내측(또는 외측)에 설치되는 고리형의 매니폴드 또는 버퍼부(62)와, 원주 방향으로 등간격으로 버퍼부(62)로부터 플라즈마 생성 공간(S)에 면하는 다수의 측벽 가스 토출 구멍(64)과, 가스 공급원(66)으로부터 버퍼부(62)까지 연장되는 가스 공급관(68)을 갖고 있다. 가스 공급원(66)은 유량 제어기 및 개폐 밸브를 포함하고 있다.
제어부(74)는, 예를 들어 마이크로컴퓨터를 포함하고, 이 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(5) 내의 각 부, 예를 들면 배기 장치(26), 제2 고주파 전원(30), 제1 고주파 전원(56), 정합기(32), 정합기(58), 정전척용의 스위치(42), 가스 공급원(66), 칠러 유닛, 전열 가스 공급부 등의 개개의 동작 및 장치 전체의 동작을 제어한다.
이 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(5)에 있어서, 성막을 행하기 위해서는, 우선 게이트 밸브(28)를 개방 상태로 하여 가공 대상인 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내에 반입하고, 정전척(36)의 위에 배치한다. 그리고, 게이트 밸브(28)를 닫고 나서, 가스 공급원(66)으로부터 가스 공급관(68), 버퍼부(62) 및 측벽 가스 토출 구멍(64)을 통해 소정의 가스를 소정의 유량 및 유량비로 챔버(10) 내에 도입하고, 배기 장치(26)에 의해 챔버(10) 내의 압력을 설정치로 한다. 또한, 제1 고주파 전원(56)을 온으로 하여 플라즈마 생성용의 고주파 HF를 소정의 RF 파워로 출력시키고, 정합기(58), 급전선(60)을 통해 RF 안테나(54)에 고주파 HF의 전력을 공급한다.
한편, 이온 인입 제어용의 고주파 LF의 파워를 인가하는 경우에는, 제2 고주파 전원(30)을 온으로 하여 고주파 전력 LF를 출력시키고, 이 고주파 LF의 파워를 정합기(32) 및 급전 막대(34)를 통해 스테이지(12)에 인가한다. 이온 인입 제어용의 고주파 LF의 파워를 인가하지 않는 조건의 경우에는, 고주파의 파워를 0 W로 한다. 또한, 전열 가스 공급부로부터 정전척(36)과 웨이퍼(W) 사이의 접촉 계면에 전열 가스를 공급함과 함께, 스위치(42)를 온으로 하여 정전척(36)의 정전 흡착력에 의해 전열 가스를 상기 접촉 계면에 가둔다.
측벽 가스 토출 구멍(64)으로부터 토출된 소정의 가스는, 유전체창(52) 하측의 처리 공간에 균일하게 확산된다. RF 안테나(54)를 흐르는 고주파 HF의 전류에 의해, 자력선이 유전체창(52)을 관통하여 챔버 내의 플라즈마 생성 공간(S)을 통과하는 RF 자계가 RF 안테나(54)의 둘레에 발생하고, 이 RF 자계의 시간적인 변화에 의해 처리 공간의 방위각 방향으로 RF 유도 전계가 발생한다. 그리고, 이 유도 전계에 의해 방위각 방향으로 가속된 전자가, 공급된 가스의 분자나 원자와 전리 충돌을 일으켜 도우넛형의 플라즈마가 생성된다. 이 도우넛형 플라즈마의 라디칼이나 이온은 넓은 처리 공간에서 사방으로 확산되어, 라디칼은 등방향으로 쏟아지고, 이온은 직류 바이어스로 인장되어, 웨이퍼(W)의 상면(피처리면)에 공급된다. 이렇게 해서 웨이퍼(W)의 피처리면에 플라즈마의 활성종이 화학 반응과 물리 반응을 가져와, 피가공막이 원하는 패턴으로 에칭된다.
이 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(5)는, 상기와 같이 RF 안테나(54)에 근접하는 유전체창(52) 하측에서 유도 결합의 플라즈마를 도우넛형으로 생성하고, 이 도우넛형의 플라즈마를 넓은 처리 공간 내에서 분산시켜, 스테이지(12) 근방(즉 웨이퍼(W) 상)에서 플라즈마의 밀도를 평균화하도록 하고 있다. 여기서, 도우넛형 플라즈마의 밀도는 유도 전계의 강도에 의존하고, 나아가서는 RF 안테나(54)에 공급되는 고주파 HF의 파워(보다 정확하게는 RF 안테나(54)를 흐르는 전류)의 크기에 의존한다. 즉, 고주파 HF의 파워를 높게 할수록, 도우넛형 플라즈마의 밀도가 높아지고, 플라즈마의 확산을 통하여 스테이지(12) 근방에서의 플라즈마의 밀도는 전체적으로 높아진다. 한편, 도우넛형 플라즈마가 사방(특히 직경 방향)으로 확산되는 형태는 주로 챔버(10) 내의 압력에 의존하며, 압력을 낮게 할수록, 챔버(10)의 중심부에 플라즈마가 많이 집중되어, 스테이지(12) 근방의 플라즈마 밀도 분포가 중심부에서 고조되는 경향이 있다. 또한, RF 안테나(54)에 공급되는 고주파 HF의 파워나 챔버(10) 내에 도입되는 처리 가스의 유량 등에 따라서 도우넛형 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포가 변하는 경우도 있다.
여기서 「도우넛형의 플라즈마」란, 챔버(10)의 직경 방향 내측(중심부)에 플라즈마가 발생하지 않고 직경 방향 외측에만 플라즈마가 발생하는 엄밀하게 링형의 플라즈마에 한정되지 않고, 오히려 챔버(10)의 직경 방향 내측보다 직경 방향 외측의 플라즈마의 체적 또는 밀도가 큰 것을 의미한다. 또한, 처리 가스에 이용하는 가스의 종류나 챔버(10) 내의 압력의 값 등의 조건에 따라서는, 여기서 말하는 「도우넛형의 플라즈마」가 되지 않는 경우도 있다.
제어부(74)는, 도시하지 않은 CPU, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)를 가지며, RAM 등에 기억된 레시피에 설정된 순서에 따라서, 본 실시형태에 관한 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(5)의 각 부를 제어하고, 이에 따라 본 실시형태에 관한 성막 방법을 제어한다.
[보이드의 발생]
최근, 반도체의 디바이스 치수가 미세해지고, 웨이퍼(W)에 형성된 홀이나 라인 앤드 스페이스(L/S)의 홈부가 고애스펙트비(A/R)가 되고 있다. 애스펙트비가 높아질수록, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 레지스트(9)의 패턴에 패턴화된 에칭 대상막(8)의 오목부를 소정의 막으로 메우는 것이 어려워진다. 즉, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 에칭 대상막(8)에 형성된 오목부의 바닥부뿐만 아니라, 오목부의 톱의 개구에 퇴적물(R)이 퇴적되고, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 퇴적물(R)로 개구가 막혀, 소위 「보이드(V)」라고 불리는 공간이 오목부에 발생하여, 오목부를 막으로 충전하는 것이 어려워진다.
따라서, 이하에 설명하는 본 실시형태에 관한 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(5) 및 그 장치에서 실행되는 성막 방법에서는, 복수의 실험 결과로부터 성막 조건을 적정화하고, 이에 따라, 높은 애스펙트비의 오목부에 있어서, 톱의 개구를 막지 않고 그 내부를 소정의 막으로 메울 수 있도록 한다.
[샘플]
도 3에, 본 실시형태에 관한 성막 방법을 실행하기 위해 사용되는 피처리체의 샘플예를 나타낸다. 사용한 샘플예 중, (a) 「SiN L&S」의 샘플에서는, 소밀(疎密)이 있는 패턴화된 SiN막(1)이 웨이퍼(W) 상에 형성되어 있다. SiN막(1)에 패턴화된 오목부의 애스펙트비는 일률적이지 않고, 애스펙트비가 3∼5인 오목부, 애스펙트비가 12인 오목부, 애스펙트비가 그 이외의 값인 오목부 및 평면부(Ft)를 갖는다.
(b) 「고(High) A/R」의 샘플에서는, 애스펙트비가 18인 오목부가 형성된 SiN막(1)이 웨이퍼(W) 상에 형성되어 있다. (c) 「유기(Organic) L&S」의 샘플에서는, 애스펙트비가 2인 라인 앤드 스페이스가 형성되어 있다. 「유기 L&S」의 샘플에서는, 하지막은 SiO2막(2)이며, 그 위에 유기막(3) 및 Si-ARC(Anti Reflective Coating : 반사방지막)(4)이 적층되어 있다. 「유기 L&S」의 샘플에 형성된 오목부의 애스펙트비는 2이다. 따라서, 본 실시형태에 관한 성막 방법에서는, 애스펙트비가 2 이상인 각 샘플의 오목부에 대하여 성막이 행해진다.
[실험 1 : 성막]
다음으로, 본 실시형태에 관한 성막 방법을, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(5)에서 실행한 경우의 실험 1의 결과에 관해, 도 4를 참조하여 설명한다. 실험 1의 성막 조건 1은 다음과 같다.
<성막 조건 1>
챔버 내 압력 : 100 mT(13.3 Pa)
가스종 : C4F6 300 sccm
스테이지 온도 : -50℃
성막 시간 : 5 초
고주파 HF의 파워 : 300 W
고주파 LF의 파워 : 0 W
이 실험의 결과에 의하면, (a) 「SiN L&S」, (b) 「고 A/R」, (c) 「유기 L&S」의 어느 샘플의 경우에도, C4F6 가스로부터 생성된 플라즈마 중의 프리커서가 샘플 상의 오목부에 퇴적되어 보텀업으로 성막되기 때문에, 보이드는 발생하지 않는다. 이하, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의해 성막된 막(퇴적물(R))을 「유동성 유기막(R)」이라고도 한다. 즉, 본 실험 1에 의하면, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타내는 SiN막(1)의 경우라 하더라도, 도 4의 (c)에 나타내는 유기막(3)의 경우라 하더라도 오목부를 유동성 유기막(R)으로 메울 수 있는 것을 알 수 있다.
[실험 2 : 막의 시간 변화]
다음으로, 「SiN L&S」의 샘플을 이용하여, 유동성 유기막(R)의 성막 시간에 따른 막의 변화의 일례에 관해, 도 5를 참조하여 설명한다. 실험 2의 성막 조건 2는 다음과 같다.
<성막 조건 2>
챔버 내 압력 : 50 mT(6.65 Pa)
가스종 : C4F6 300 sccm
스테이지 온도 : -50℃
고주파 HF의 파워 : 300 W
고주파 LF의 파워 : 0 W
이 실험의 결과를 나타내는 도 5 중, 도 5의 (a)는, 성막 시간이 2초일 때의 성막 상태를 나타낸다. 도 5의 (a)의 하측 도면에서는, 애스펙트비가 12인 오목부 F는 유동성 유기막(R)으로 충전되어 있는 것을 알 수 있다.
도 5의 (b)는, 성막 시간이 4초일 때의 유동성 유기막(R)의 상태를 나타낸다. 도 5의 (b)에서는, 오목부 B, D에는 유동성 유기막(R)이 퇴적되지 않았고, 오목부 B, D보다 오목부 A, C, E의 홀에 유동성 유기막(R)이 보다 더 많이 퇴적되어 있는 것을 알 수 있다. 오목부 G에도 유동성 유기막(R)이 퇴적되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 이 시점에서, 평면부(H)에는 유동성 유기막(R)은 거의 퇴적되지 않았다.
도 5의 (c)는, 성막 시간이 7초일 때의 유동성 유기막(R)의 상태를 나타낸다. 도 5의 (c)에서는, 평면부(H)에서도 유동성 유기막(R)의 퇴적이 보인다. 도 5의 (d)는, 성막 시간이 10초일 때의 유동성 유기막(R)의 상태를 나타낸다. 도 5의 (d)에서는, 오목부 A∼G는 유동성 유기막(R)에 의해 대강 충전되고, 평면부(H)에서도 더욱 많은 유동성 유기막(R)이 퇴적되어 있다. 도 5의 (e)는, 성막 시간이 30초일 때의 유동성 유기막(R)의 상태를 나타낸다. 도 5의 (e)에서는, 모든 오목부 및 평면부(H)가 유동성 유기막(R)에 의해 충전되어 있다.
이상으로부터, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의하면, C4F6 가스로부터 생성된 플라즈마 중의 프리커서의 퇴적에 의해 오목부를 유동성 유기막(R)으로 메운다. 이 때, 유동성 유기막(R)은, 오목부의 바닥부로부터 보텀업으로 성장하여, 아래로부터 순서대로 성막되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 본 실시형태에 관한 성막 방법에서는, SiN막(1)의 톱의 개구에 퇴적물이 퇴적되기 어렵기 때문에, 보이드의 발생을 회피하면서, 오목부의 내부를 유동성 유기막(R)에 의해 충전할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의하면, 오목부의 폭이 작은 홀부터 먼저 유동성 유기막(R)이 충전되는 것을 알 수 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 성막 시간이 짧으면 오목부의 폭이 작은 홀부터 순서대로 유동성 유기막(R)이 충전되고, 완전히 메워진 홀과 완전히는 메워지지 않은 홀이 있어, 균일성이 나쁘다. 그러나, 성막 시간이 길어지면 오목부의 폭이 큰 홀에도 유동성 유기막(R)이 충전되고, 성막 시간이 30초 정도가 되면 모든 홀이 유동성 유기막(R)에 의해 메워지는 것을 알 수 있다.
또한, 오목부의 애스펙트비가 높아질수록 성막 속도가 빨라지는 것을 알 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 오목부 A∼G에서의 성막 속도는, 웨이퍼(W)의 평면부(H)에서의 성막 속도보다 빠른 것을 알 수 있다.
도 6은, 도 5의 실험 결과를 그래프에 나타내는 것이다. 그래프의 횡축은 성막 시간(초), 종축은 퇴적물의 두께(nm)이다. 곡선 J는, 도 6의 좌측에 나타내는 애스펙트비가 12인 작은 구멍의 막두께의 시간 변화를 나타낸다. 곡선 K는, 애스펙트비가 4.3인 중간 구멍의 막두께의 시간 변화를 나타낸다. 곡선 L은, 애스펙트비가 3.6인 큰 구멍의 막두께의 시간 변화를 나타낸다. 곡선 M은, 마스크로서 기능하는 SiN막(1)의 톱(상부)에 퇴적되는 퇴적물의 막두께의 시간 변화를 나타낸다. 곡선 N은, 평면부(Open Area)에 퇴적되는 퇴적물의 막두께의 시간 변화를 나타낸다.
도 6의 좌측의 단면도에 나타낸 바와 같이, SiN막(1)의 바닥부의 높이를 0 nm로 했을 때, SiN막(1)의 톱의 높이는 110 nm이다. 이 때문에, 곡선 M이 110 nm의 두께를 나타내는 시간대에서는, SiN막(1)의 톱에 퇴적물은 퇴적하지 않은 상태이다. 그래프를 보면, 곡선 J→곡선 K→곡선 L의 순으로 곡선이 상승한다. 즉, 곡선 J가 나타내는 작은 구멍→곡선 K가 나타내는 중간 구멍→곡선 L이 나타내는 큰 구멍의 순으로 유동성 유기막(R)이 내부에 충전되는 것을 알 수 있다.
또한, 곡선 M이 나타내는 SiN막(1)의 톱(마스크 상)의 퇴적물의 두께로부터, 작은 구멍, 중간 구멍, 큰 구멍이 충전된 후, 유동성 유기막(R)이 SiN막(1)의 톱에 퇴적되는 것을 알 수 있다. 또한, 곡선 N이 나타내는 평면부는, 작은 구멍, 중간 구멍 및 큰 구멍이 모두 유동성 유기막(R)으로 충전되는 성막 시간이 10초보다 전에 유동성 유기막(R)이 퇴적되기 시작하지만, 평면부의 성막 속도는 SiN막(1)의 톱의 성막 속도와 대략 같다.
[실험 3 : 온도 의존]
다음으로, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 온도 의존에 관해, 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은, 「SiN L&S」의 샘플을 이용한 경우의 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 온도 의존의 결과의 일례를 나타낸다. 실험 3의 성막 조건 3은 다음과 같다.
<성막 조건 3>
챔버 내 압력 : 50 mT(6.65 Pa) 또는 100 mT(13.3 Pa)
가스종 : C4F6일 때 125 sccm 또는 300 sccm
IPA(이소프로필알콜 : C3H8O)일 때 75 sccm
스테이지 온도 : -10℃, -20℃, -30℃, -40℃, -50℃
고주파 HF의 파워 : 300 W
고주파 LF의 파워 : 0 W
구체적으로는, 도 7의 (a)는, 챔버 내를 100 mT의 압력으로 유지하고, C4F6 가스를 300 sccm 공급했을 때의 각 온도에서의 막의 상태를 나타낸다. 이것에 의하면, -10℃ 및 -20℃인 경우에 보이드(V)가 발생하여, 보텀업의 성막은 행해지지 않고, 도 2에 나타낸 바와 같은 등방향의 성막이 행해지고 있는 것을 알 수 있다. 한편, -30℃ 및 -50℃인 경우에는, 오목부의 바닥부로부터 쌓아 올려서 성막되기 때문에, 보이드(V)는 발생하지 않고, 오목부의 내부가 유동성 유기막(R)으로 메워지는 것을 알 수 있다.
도 7의 (b)는, 챔버 내를 50 mT의 압력으로 유지하고, IPA(이소프로필알콜) 가스를 75 sccm 공급했을 때의 각 온도에서의 막의 상태를 나타낸다. IPA는 제2급 알콜의 1종이다. 이것에 의하면, -10℃ 및 -30℃인 경우에 보이드(V)가 발생하고, 등방향의 성막이 행해지고 있는 것을 알 수 있다. 한편, -40℃ 및 -50℃인 경우에는, 보이드(V)는 발생하지 않고, 오목부는 유동성 유기막(R)으로 메워져 있는 것을 알 수 있다. 또, -20℃인 경우의 결과는 얻어지지 않았다.
도 7의 (c)는, 챔버 내를 50 mT의 압력으로 유지하고, C4F6 가스를 300 sccm 공급했을 때의 각 온도에서의 막의 상태를 나타낸다. 이것에 의하면, -10℃인 경우에 보이드(V)가 발생하고, 등방향의 성막이 행해지고 있는 것을 알 수 있다. 한편, -20℃, -30℃ 및 -50℃인 경우에는, 보이드(V)는 발생하지 않고, 오목부는 유동성 유기막(R)으로 메워져 있는 것을 알 수 있다. 또, -40℃인 경우의 결과는 얻어지지 않았다.
도 7의 (d)는, 챔버 내를 50 mT의 압력으로 유지하고, C4F6 가스를 125 sccm 공급했을 때의 각 온도에서의 막의 상태를 나타낸다. 이것에 의하면, -10℃ 및 -20℃인 경우에 보이드(V)가 발생하고, 등방향의 성막이 행해지고 있는 것을 알 수 있다. 한편, -30℃인 경우에는, 보이드(V)는 발생하지 않고, 오목부는 유동성 유기막(R)으로 메워져 있는 것을 알 수 있다. 또, -40℃ 및 -50℃인 경우의 결과는 얻어지지 않았다.
이상으로부터, 가스종, 압력 및 가스 유량에 따라, 오목부를 유동성 유기막(R)에 의해 메우는 것이 가능한 온도가 상이한 것을 알 수 있다. 적어도 챔버 내를 50 m의 압력으로 유지하고, C4F6 가스를 300 sccm 공급했을 때에는, 스테이지(12)를 -20℃ 이하의 극저온에서 오목부를 유동성 유기막(R)에 의해 메울 수 있다.
[실험 4 : 압력 의존]
다음으로, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 압력 의존에 관해, 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은, 「SiN L&S」의 샘플을 이용한 경우의 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 압력 의존의 결과의 일례를 나타낸다. 실험 4의 성막 조건 4는 다음과 같다.
<성막 조건 4>
챔버 내 압력 : 10 mT(1.33 Pa), 30 mT(4.00 Pa), 50 mT, 100 mT
가스종 : C4F6
가스 유량 : 300 sccm
스테이지 온도 : -50℃
고주파 HF의 파워 : 300 W
고주파 LF의 파워 : 0 W
본 실험의 결과에 의하면, 스테이지(12)를 -50℃ 이하의 극저온으로 유지한 상태에서, C4F6 가스를 공급한 경우, 도 8의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 성막 시간이 10 초이고, 챔버 내 압력이 10 mT인 경우 및 30 mT인 경우에는 보이드가 발생했다. 한편, 압력의 조건만을 변화시킨 도 8의 (c) 및 (d)에서는, 성막 시간이 10 초이고 챔버 내 압력이 50 mT인 경우, 및, 성막 시간이 5 초이고 챔버 내 압력이 100 mT인 경우 어디에서도 보이드는 발생하지 않고, 오목부를 유동성 유기막(R)에 의해 메울 수 있었다. 이상으로부터, 스테이지(12)를 -50℃ 이하의 극저온으로 유지하고, 또한, C4F6 가스를 공급한 경우에는, 챔버 내 압력을 50 mT 이상으로 하면, 보텀업의 성막이 행해지고, 오목부를 유동성 유기막(R)에 의해 메울 수 있는 것을 알 수 있다.
[실험 5 : 가스 의존]
다음으로, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 가스 의존에 관해, 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는, 「SiN L&S」의 샘플을 이용한 경우의 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 가스 의존의 결과의 일례를 나타낸다. 실험 5의 성막 조건 5는 다음과 같다.
<성막 조건 5>
챔버 내 압력 : 50 mT(C4F6, IPA, CH4, C4F8), 100 mT(C4F6, CH3F, CF4, C4F8)
가스종 : C4F6, IPA(C3H8O), CH4, CH3F, CF4, C4F8
스테이지 온도 : -50℃, -40℃, -30℃, -20℃, -10℃
고주파 HF의 파워 : 300 W
고주파 LF의 파워 : 0 W
본 실험의 결과에 의하면, C4F6 가스, IPA(C3H8O) 가스, C4F8 가스는, 보이드(V)가 발생하지 않고, 오목부를 유동성 유기막(R)에 의해 메울 수 있었다. C4F6 가스를 사용했을 때, 스테이지의 온도를 -20℃ 이하로 함으로써 오목부의 바닥부로부터 퇴적되는 보텀업의 유동성 유기막(R)의 성막이 가능해진다. IPA(C3H8O) 가스를 사용했을 때, 스테이지의 온도를 -40℃ 이하로 함으로써 보텀업의 유동성 유기막(R)의 성막이 가능해진다. C4F8 가스를 사용했을 때, 스테이지의 온도를 -30℃ 이하로 함으로써 보텀업의 유동성 유기막(R)의 성막이 가능해진다.
한편, CH4 가스, CH3F 가스는, 보이드(V)가 발생해 버려, 오목부를 유동성 유기막(R)에 의해 메울 수는 없었다. CH4 가스 및 CH3F 가스를 사용했을 때, 스테이지의 온도를 -50℃로 해도, 보텀업의 유동성 유기막(R)의 퇴적은 이루어지지 않았다. 또한, CF4 가스를 사용했을 때, 스테이지의 온도를 -50℃로 해도, 퇴적물이 없고, 성막되지 않았다.
(저증기압 재료)
도 10에 증기압 곡선을 나타낸다. 오목부의 바닥부로부터 퇴적되는 보텀업의 유동성 유기막(R)의 성막을 할 수 없었던 CH4 가스, CH3F 가스, CF4 가스는, C4F8 가스의 증기압 곡선보다 낮은 온도에서 증기압이 되는 가스이다. 이것에 대하여, 보텀업의 유동성 유기막(R)의 성막에 성공한 C4F8, C4F6, 이소프로필알콜(IPA)은, C4F8 가스의 증기압 곡선이 나타내는 온도와 동일한 온도 또는 그 이상의 온도에서 증기압이 되는, 소위 「저증기압 재료의 가스」이다.
실험 1∼5의 결과로부터, 본 실시형태에 관한 성막 방법은, 챔버(10)의 내부를 소정의 압력으로 유지한 상태에서 웨이퍼(W)를 -20℃ 이하의 극저온으로 냉각시킨 스테이지 상에 설치하는 공정과, 챔버(10)의 내부에 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스를 공급하는 공정을 포함한다. 또한, 본 실시형태에 관한 성막 방법은, 공급된 상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서에 의해 웨이퍼(W)의 위에 성막하는 공정을 포함한다. 이것에 의하면, 오목부의 바닥부로부터 퇴적되는 보텀업의 유동성 유기막(R)의 성막이 가능해진다. 이 때, 챔버(10)의 내부의 압력은, 50 mT(6.67 Pa) 이상이고, 또한, 저증기압 재료의 가스의 증기압 곡선으로 표시되는 증기압 이하인 것이 바람직하다.
또한, 「저증기압 재료의 가스」는 탄소 함유 가스이어도 좋다. 탄소 함유 가스란, 구체적으로는, C4F8, C4F6, 이소프로필알콜(IPA)의 어느 것이어도 좋다. 이에 따라, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의하면, 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 웨이퍼(W)에 형성된 오목부의 바닥부로부터 쌓아 올려, 웨이퍼(W) 상에 유동성 유기막을 성막할 수 있다.
[실험 6 : LF 의존]
다음으로, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 있어서, 바이어스 인입용의 고주파 LF의 파워의 인가의 유무에 의한 막의 상태의 변화를 나타내는 실험 6의 결과에 관해, 도 11을 참조하면서 설명한다. 도 11은, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 LF 의존의 결과의 일례를 나타낸다. 실험 6의 성막 조건 6은 다음과 같다.
<성막 조건 6>
챔버 내 압력 : 100 mT
가스종 : C4F6
스테이지 온도 : -50℃
고주파 HF의 파워 : 300 W
고주파 LF의 파워(400 kHz) : 0 W(Vpp=0 V), 40 W(Vpp=1000 V), 100 W(Vpp=1400 V)
본 실험의 결과에 의하면, 도 11의 (a)에 나타내는 고주파 LF의 파워가 0 W인 경우, 스테이지(12)에 인가되는 전압 Vpp은 0 V, 즉 이온 에너지는 0 V이다. 이 때, 오목부에 보텀업으로 유동성 유기막(R)이 성막되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 고주파 LF의 전력을 인가하지 않는 경우, 오목부를 유동성 유기막(R)에 의해 메울 수 있다.
다음으로, 도 11의 (b)에 나타내는 고주파 LF의 파워가 40 W인 경우, 스테이지(12)에 인가되는 전압 Vpp은 1000 V, 즉 이온 에너지는 1000 V이다. 이 때, 오목부에 보텀업으로 유동성 유기막(R)이 성막되어 있는 것을 알 수 있다.
한편, 도 11의 (c)에 나타내는 고주파 LF의 파워가 100 W인 경우, 스테이지(12)에 인가되는 전압 Vpp은 1400 V, 즉 이온 에너지는 1400 V이지만, 보이드(V)가 발생하고, 오목부가 보텀업으로 유동성 유기막(R)에 의해 매립되지 않은 것을 알 수 있다.
이상으로부터, 본 실시형태에 관한 성막 방법에서는, 챔버(10)의 내부에 플라즈마 생성용의 고주파 HF의 파워를 인가하고, 또한, 이온 에너지가 1000 V보다 높아지는 바이어스 인입용의 고주파 전력을 인가하면, 플라즈마 중의 이온의 작용에 의해 SiN막(1)의 톱에도 등방향으로 성막되고, 보이드(V)가 발생할 가능성이 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 챔버(10)의 내부에 플라즈마 생성용의 고주파 HF의 파워를 인가하고, 또한, 바이어스 인입용의 고주파 LF의 파워는 인가하지 않거나, 또는, 이온 에너지가 1000 V 이하가 되는 고주파 LF의 파워를 인가하는 것이 바람직하다.
[실험 7 : 희석 가스의 첨가]
다음으로, 본 실시형태에 관한 성막 방법에서 사용하는 저증기압 재료의 가스에 희석 가스를 첨가한 실험 7의 결과에 관해, 도 12를 참조하면서 설명한다. 도 12는, 본 실시형태에 관한 성막 방법에서 사용하는 저증기압 재료의 가스에, 희석 가스로서 Ar 가스를 첨가한 결과의 일례를 나타낸다. 본 실험에서는, 희석 가스로서 Ar 가스가 사용되지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 희석 가스로는, Ar 가스 외에, He 가스, Ne 가스 또는 Xe 가스의 어느 불활성 가스를 첨가해도 좋다.
도 12에 나타내는 실험 7에서는, C4F6 가스를 Ar 가스로 희석하여 챔버(10)의 내부에 공급한다. 도 12의 (a)∼(d)의 각각의 희석도는, 1%, 10%, 50%, 100%이다. 희석도가 1%인 경우, Ar 가스에 대한 C4F6 가스의 비율은 1%가 된다. 희석도가 100%인 경우, Ar 가스에 대한 C4F6 가스의 비율은 100%가 되고, 이 경우, 저증기압 재료의 가스(여기서는 C4F6 가스)에 Ar 가스는 포함되지 않는다. 희석도가 1%인 경우의 성막 시간은 300 초, 희석도가 10%인 경우의 성막 시간은 30 초, 희석도가 50%인 경우의 성막 시간은 120 초, 희석도가 100%인 경우의 성막 시간은 5 초이다. 그 밖의 실험 7의 성막 조건 7은 다음과 같다.
<성막 조건 7>
챔버 내 압력 : 100 mT
가스종 : C4F6
희석 가스 : Ar
스테이지 온도 : -50℃
고주파 HF의 파워 : 300 W
고주파 LF의 파워 : 0 W
이 실험에서는, 「SiN L&S」의 샘플 및 「유기 L&S」의 샘플을 이용하여 실험을 행했다. 이것에 의하면, 모든 샘플에서, 스테이지 온도가 -50℃의 극저온인 경우, 희석도에 따라서는, 마스크의 톱이 폐색되고, 보이드(V)가 발생하는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 희석도가 1% 및 10%인 경우, 등방향의 성막이 행해지고, 보이드(V)가 발생했다. 한편, 희석도가 50%, 100%인 경우, 오목부의 바닥부로부터 유동성 유기막(R)을 쌓아 올리는 보텀업의 성막이 행해지고, 보이드는 발생하지 않았다. 이것에 의하면, 희석도가 50% 이하가 되면, Ar 가스의 비율이 증가하여 이온에 의한 영향이 증가하기 때문에, LF 의존과 마찬가지로 보텀업의 성막을 행할 수 없는 것을 알 수 있다.
이상으로부터, 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스는 불활성 가스를 포함해도 좋고, 그 경우, 불활성 가스의 유량에 대한 저증기압 재료의 가스의 유량의 비율은, 50% 이상으로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
[실험 8 : 장치 의존]
마지막으로, 본 실시형태에 관한 성막 방법을 행하는 플라즈마 처리 장치의 차이에 따른 막의 상태의 변화를 나타내는 실험 8의 결과에 관해, 도 13 및 도 14를 참조하면서 설명한다. 도 13은, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의한 막의 장치 의존의 결과의 일례를 나타낸다. 도 14는, 본 실시형태에 관한 장치의 개략 구성을 설명하기 위한 도면이다. 실험 8의 각 장치에서의 성막 조건 8-1, 8-2, 8-3은 다음과 같다.
<성막 조건 8-1 : 도 13의 (a), (c)>
사용 장치 : ICP 장치(유도 결합형 플라즈마 : 도 1 참조)
챔버 내 압력 : 50 mT, 100 mT
가스종 : C4F6 300 sccm
스테이지 온도 : -50℃
고주파 HF의 파워 : 300 W
고주파 LF의 파워 : 0 W
성막 시간 : 10 초, 5 초
<성막 조건 8-2 : 도 13의 (b)>
사용 장치 : 하부 2주파 CCP 장치(용량 결합형 플라즈마 : 도 14의 (a))
챔버 내 압력 : 50 mT
가스종 : C4F6 80 sccm
스테이지 온도 : -50℃
고주파 HF의 파워(100 MHz) : 300 W
고주파 LF의 파워 : 0 W
성막 시간 : 20 초
<성막 조건 8-3 : 도 13의 (d)>
사용 장치 : 상하부 2주파 CCP 장치(용량 결합형 플라즈마 : 도 14의 (b))
챔버 내 압력 : 100 mT
가스종 : C4F6 150 sccm
스테이지 온도 : -50℃
고주파 HF의 파워(60 MHz) : 300 W
고주파 LF의 파워 : 0 W
성막 시간 : 20 초
각 장치의 구성에 관해 간단히 설명한다. 하부 2주파 CCP 장치는, 도 14의 (a)에 나타낸 바와 같이, 챔버(110)의 내부에 스테이지(120)가 설치되어 있다. 스테이지(120)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 유지하기 위한 정전척(121)이 설치되고, 정전척(121)의 반경 방향 외측에 웨이퍼(W)의 주위를 고리형으로 둘러싸는 포커스링(122)이 설치되어 있다.
챔버(10)의 내벽과 스테이지(120)의 측벽의 사이에는, 고리형의 배기로가 형성되고, 이 배기로의 상부 또는 입구에 고리형의 배플판(130)이 부착되어 있다. 스테이지(120)에는, 제1 고주파 전원(140)과 제2 고주파 전원(150)이 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(140)은, 예컨대 100 MHz의 플라즈마 생성용의 고주파 HF의 파워를 인가한다. 제2 고주파 전원(150)은, 예컨대 400 kHz의 바이어스 인입용의 고주파 LF의 파워를 인가한다. 스테이지(120)와 대향하는 챔버(110)의 천장부는 상부 전극(160)으로서 기능한다.
도 14의 (b)에 나타내는 상하부 2주파 CCP 장치는, 도 14의 (a)에 나타내는 하부 2주파 CCP 장치와 거의 동일한 구성을 가지며, 제1 고주파 전원(140)의 배치만 상이하다. 즉, 상하부 2주파 CCP 장치에서는, 제1 고주파 전원(140)은 상부 전극(160)에 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(140)은, 예컨대 60 MHz의 플라즈마 생성용의 고주파 HF의 파워를 인가한다.
도 13으로 되돌아가, 이 실험의 결과에 의하면, 도 13의 (a) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, ICP 장치를 사용한 경우, 챔버 내 압력을 50 mT 및 100 mT의 어느 것으로 설정하더라도, 보텀업으로 오목부에 유동성 유기막(R)이 성막되는 것을 알 수 있다. 또한, 도 13의 (d)에 나타낸 바와 같이, 상하부 2주파 CCP 장치를 사용한 경우, 보텀업으로 오목부에 유동성 유기막(R)이 성막되는 것을 알 수 있다.
한편, 도 13의 (b)에 나타낸 바와 같이, 하부 2주파 CCP 장치를 사용한 경우, 보이드(V)가 발생하고, 오목부가 유동성 유기막(R)에 의해 메워지지 않은 것을 알 수 있다. 이것은, 하부 2주파 CCP 장치를 사용한 경우, 고주파 HF의 파워를 스테이지(120)측에 인가하고 있기 때문에, 스테이지(120)측의 웨이퍼(W) 근처에 플라즈마가 생성된다. 이 때문에, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 중의 이온의 작용(바이어스)이 가해지기 쉬워진다. 이에 따라, 플라즈마 중의 이온의 작용에 의해 SiN막(1)의 톱에도 등방향으로 성막되고, 보이드(V)가 발생하여, 오목부가 유동성 유기막(R)에 의해 메워지지 않았다고 생각된다.
이것에 대하여, ICP 장치 및 상하부 2주파 CCP 장치를 사용한 경우, 상부 전극(160)측에 플라즈마가 생성된다. 이에 따라, 하부 2주파 CCP 장치보다, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 중의 이온의 작용(바이어스)이 가해지기 어렵게 되어 있기 때문에, 보이드(V)가 발생하지 않고, 보텀업으로 오목부에 유동성 유기막(R)이 성막되었다고 생각된다.
또, 본 실시형태에 관한 성막 방법을 실행하는 플라즈마 처리 장치는, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(ICP 장치) 및 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 상부 전극측에 인가하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치(상하부 2주파 CCP 장치)에 한정되지 않고, 마이크로파 플라즈마 처리 장치 및 리모트 플라즈마 장치의 어느 것이어도 좋다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 성막 방법에 의하면, 성막 조건을 적정화함으로써, 피처리체의 오목부를 소정의 퇴적물로 메울 수 있다.
이상, 성막 방법 및 플라즈마 처리 장치를 상기 실시형태에 의해 설명했지만, 본 발명에 관한 성막 방법 및 플라즈마 처리 장치는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 여러가지 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예컨대 본 명세서에서는, 피처리체의 일례로서 웨이퍼(W)를 예를 들어 설명했지만, 피처리체는 이것에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display)에 이용되는 각종 기판이나, 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판이어도 좋다.
5 : 유도 결합형 플라즈마 처리 장치
10 : 챔버
12 : 스테이지
20 : 배플판
26 : 배기 장치
30 : 제2 고주파 전원
36 : 정전척
40 : 직류 전원
44 : 냉매실
52 : 유전체창
54 : RF 안테나
56 : 제1 고주파 전원
64 : 측벽 가스 토출 구멍
66 : 가스 공급원
74 : 제어부

Claims (14)

  1. 성막 방법에 있어서,
    챔버의 내부를 미리 정해진 압력으로 유지하고, 피처리체를 배치하는 스테이지를 -20℃ 이하의 극저온으로 냉각시킨 스테이지 상에 설치하는 공정과,
    상기 챔버의 내부에 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스를 공급하는 공정과,
    공급된 상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 피처리체의 오목부에 퇴적시키는 공정
    을 포함하고,
    상기 미리 정해진 압력은, 50 mT(6.67 Pa) 이상이고, 또한, 상기 저증기압 재료의 가스의 증기압 곡선으로 표시되는 증기압 이하인 것인, 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저증기압 재료의 가스는, C4F8의 증기압 곡선이 나타내는 온도와 동일한 온도 또는 그 이상의 온도에서 증기압이 되는 가스인 것인 성막 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저증기압 재료의 가스는 탄소 함유 가스인 것인 성막 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 저증기압 재료의 가스는 C4F8, C4F6, 이소프로필알콜(IPA) 중 어느 하나인 것인 성막 방법.
  5. 삭제
  6. 성막 방법에 있어서,
    챔버의 내부를 미리 정해진 압력으로 유지하고, 피처리체를 배치하는 스테이지를 -20℃ 이하의 극저온으로 냉각시킨 스테이지 상에 설치하는 공정과,
    상기 챔버의 내부에 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스를 공급하는 공정과,
    공급된 상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 피처리체의 오목부에 퇴적시키는 공정
    을 포함하고,
    상기 퇴적시키는 공정은, 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 피처리체에 형성된 오목부의 바닥부로부터 퇴적시켜, 피처리체 상에 유동성막을 성막하는 것인 성막 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오목부의 애스펙트비는 2 이상인 것인 성막 방법.
  8. 성막 방법에 있어서,
    챔버의 내부를 미리 정해진 압력으로 유지하고, 피처리체를 배치하는 스테이지를 -20℃ 이하의 극저온으로 냉각시킨 스테이지 상에 설치하는 공정과,
    상기 챔버의 내부에 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스를 공급하는 공정과,
    공급된 상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 피처리체의 오목부에 퇴적시키는 공정
    을 포함하고,
    피처리체에 형성된 오목부의 애스펙트비가 높아질수록, 상기 프리커서의 퇴적에 의해 성막하는 성막 속도가 빨라지는 것인 성막 방법.
  9. 성막 방법에 있어서,
    챔버의 내부를 미리 정해진 압력으로 유지하고, 피처리체를 배치하는 스테이지를 -20℃ 이하의 극저온으로 냉각시킨 스테이지 상에 설치하는 공정과,
    상기 챔버의 내부에 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스를 공급하는 공정과,
    공급된 상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 피처리체의 오목부에 퇴적시키는 공정
    을 포함하고,
    상기 퇴적시키는 공정은,
    상기 프리커서를 상기 오목부의 바닥부로부터 퇴적시켜 상기 피처리체 상에 유동성막을 성막하는 것과,
    상기 오목부의 내부에 대한 상기 유동성막의 충전이 완료된 이후에, 상기 오목부의 상부에 퇴적되는 유동성막의 성막을 시작하는 것
    을 포함하는 것인 성막 방법.
  10. 성막 방법에 있어서,
    챔버의 내부를 미리 정해진 압력으로 유지하고, 피처리체를 배치하는 스테이지를 -20℃ 이하의 극저온으로 냉각시킨 스테이지 상에 설치하는 공정과,
    상기 챔버의 내부에 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스를 공급하는 공정과,
    공급된 상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 피처리체의 오목부에 퇴적시키는 공정
    을 포함하고,
    피처리체에 형성된 오목부에서의 성막 속도는, 피처리체의 평면부에서의 성막 속도보다 빠른 것인 성막 방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 내부에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하고, 또한, 이온 에너지가 0 V 이상 1000 V 이하가 되도록 바이어스 인입용의 고주파 전력을 인가하는 공정을 포함하는 성막 방법.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스는 불활성 가스를 포함하고,
    상기 불활성 가스의 유량에 대한 상기 저증기압 재료의 가스의 부피 유량의 비율은 50% 이하인 것인 성막 방법.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성막 방법은, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 상부 전극측에 인가하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치, 마이크로파 플라즈마 처리 장치 및 리모트 플라즈마 장치 중 어느 것에 의해 실행되는 것인 성막 방법.
  14. 피처리체를 배치하는 스테이지와, 가스를 공급하는 가스 공급부와, 제어부를 갖는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 제어부는,
    챔버의 내부를 미리 정해진 압력으로 유지하고, -20℃ 이하의 극저온으로 냉각시킨 상기 스테이지의 위에 피처리체를 설치하고,
    상기 가스 공급부로부터 상기 챔버의 내부에 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스를 공급하고,
    공급된 상기 저증기압 재료의 가스를 포함하는 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 상기 저증기압 재료로부터 생성되는 프리커서를 피처리체의 오목부에 퇴적시키는 것이며,
    상기 미리 정해진 압력은, 50 mT(6.67 Pa) 이상이고, 또한, 상기 저증기압 재료의 가스의 증기압 곡선으로 표시되는 증기압 이하인 것인 플라즈마 처리 장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9234276B2 (en) 2013-05-31 2016-01-12 Novellus Systems, Inc. Method to obtain SiC class of films of desired composition and film properties
US10325773B2 (en) 2012-06-12 2019-06-18 Novellus Systems, Inc. Conformal deposition of silicon carbide films
JP7090521B2 (ja) * 2018-09-26 2022-06-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN113195786A (zh) * 2018-10-19 2021-07-30 朗姆研究公司 用于间隙填充的远程氢等离子体暴露以及掺杂或未掺杂硅碳化物沉积
US11087989B1 (en) 2020-06-18 2021-08-10 Applied Materials, Inc. Cryogenic atomic layer etch with noble gases
CN114836737A (zh) * 2021-02-01 2022-08-02 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 电感耦合等离子体镀膜装置
CN114836735B (zh) * 2021-02-01 2024-01-19 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 基于icp的等离子体镀膜装置及其方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3086234B2 (ja) * 1990-06-29 2000-09-11 株式会社東芝 表面処理方法
JP2004031888A (ja) * 2002-06-24 2004-01-29 Macronix Internatl Co Ltd フルオロカーボンフィルムの堆積方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2633551B2 (ja) * 1987-03-18 1997-07-23 株式会社東芝 薄膜形成方法
US5358902A (en) 1989-06-26 1994-10-25 U.S. Philips Corporation Method of producing conductive pillars in semiconductor device
US5244730A (en) * 1991-04-30 1993-09-14 International Business Machines Corporation Plasma deposition of fluorocarbon
US5525550A (en) * 1991-05-21 1996-06-11 Fujitsu Limited Process for forming thin films by plasma CVD for use in the production of semiconductor devices
JPH09251997A (ja) * 1996-03-18 1997-09-22 Toshiba Corp シリコン酸化膜の形成方法
JP3485081B2 (ja) * 1999-10-28 2004-01-13 株式会社デンソー 半導体基板の製造方法
JP2002270586A (ja) 2001-03-08 2002-09-20 Tokyo Electron Ltd 有機系絶縁膜のエッチング方法およびデュアルダマシンプロセス
JP4651076B2 (ja) 2003-01-24 2011-03-16 日本エー・エス・エム株式会社 半導体基板上の絶縁膜の形成方法
US20050011859A1 (en) 2003-07-15 2005-01-20 Bing Ji Unsaturated oxygenated fluorocarbons for selective aniostropic etch applications
JP5028033B2 (ja) 2006-06-13 2012-09-19 キヤノン株式会社 酸化物半導体膜のドライエッチング方法
JP5082411B2 (ja) * 2006-12-01 2012-11-28 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP4473343B2 (ja) 2007-11-09 2010-06-02 キヤノンアネルバ株式会社 インライン型ウェハ搬送装置
US8557712B1 (en) 2008-12-15 2013-10-15 Novellus Systems, Inc. PECVD flowable dielectric gap fill
US20110083735A1 (en) * 2009-10-13 2011-04-14 Ips Ltd. Solar cell and method of fabricating the same
US9514932B2 (en) 2012-08-08 2016-12-06 Applied Materials, Inc. Flowable carbon for semiconductor processing
JP6140576B2 (ja) 2013-08-27 2017-05-31 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理システムおよび記憶媒体
JP5937632B2 (ja) 2014-02-06 2016-06-22 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、前処理装置、後処理装置、基板処理システムおよび記憶媒体
JP6022490B2 (ja) 2013-08-27 2016-11-09 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理システムおよび記憶媒体
US10049921B2 (en) 2014-08-20 2018-08-14 Lam Research Corporation Method for selectively sealing ultra low-k porous dielectric layer using flowable dielectric film formed from vapor phase dielectric precursor
JP6425517B2 (ja) 2014-11-28 2018-11-21 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体
JP6367734B2 (ja) * 2015-02-18 2018-08-01 東京エレクトロン株式会社 凹部を充填する方法及び処理装置
US20160314964A1 (en) 2015-04-21 2016-10-27 Lam Research Corporation Gap fill using carbon-based films

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3086234B2 (ja) * 1990-06-29 2000-09-11 株式会社東芝 表面処理方法
JP2004031888A (ja) * 2002-06-24 2004-01-29 Macronix Internatl Co Ltd フルオロカーボンフィルムの堆積方法

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Publication number Publication date
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