KR20120021253A - Micro pattern forming method - Google Patents

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KR20120021253A
KR20120021253A KR1020110086939A KR20110086939A KR20120021253A KR 20120021253 A KR20120021253 A KR 20120021253A KR 1020110086939 A KR1020110086939 A KR 1020110086939A KR 20110086939 A KR20110086939 A KR 20110086939A KR 20120021253 A KR20120021253 A KR 20120021253A
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silicon oxide
oxide film
etching
wafer
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KR1020110086939A
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에이이찌 니시무라
쇼오헤이 야마우찌
시게루 나까지마
가즈오 야베
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

PURPOSE: A method for forming a micro-pattern is provided to control the inclination of a sidewall part by heating a wafer which forms a silicon oxide layer in the high temperatures. CONSTITUTION: A resist film(104) formed on an organic film(103) is patterned. A silicon dioxide film(105) is piled on a substrate in the room temperature in order to cover the organic film and the patterned resist film. Tensile stress is created on the silicon dioxide film by heating the substrate in which the silicon dioxide film is piled. A silicon nitride film is piled on the heated silicon dioxide film. A sidewall part(105a) is formed by etching the silicon dioxide film. The patterned resist film is eliminated.

Description

미세 패턴의 형성 방법 {MICRO PATTERN FORMING METHOD}Method of Forming Fine Pattern {MICRO PATTERN FORMING METHOD}

본 발명은 반도체 제조 프로세스에 사용되는 미세 패턴의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a fine pattern used in a semiconductor manufacturing process.

반도체 집적 회로의 미세화가 더욱 진행되고, 파장 193㎚의 노광광에 의해 노광 가능한 치수(한계 치수)보다도 더욱 작은 치수를 실현하는 기술이 실용화되고 있다. 그 중 하나로, 소위 측벽부 트랜스퍼(SWT) 기술이 있다.The miniaturization of semiconductor integrated circuits is further progressed, and the technique of realizing a dimension smaller than the dimension (limit dimension) which can be exposed by exposure light of wavelength 193nm is put into practical use. One of them is the so-called sidewall transfer (SWT) technology.

SWT 기술에 있어서는, 한계 치수 상당의 폭을 갖는 라인 또한/또는 스페이스를 포함하는 레지스트 패턴이 형성된다. 다음에, 이 레지스트 패턴을 트리밍함으로써, 한계 치수보다도 좁은 라인 또한/또는 스페이스가 형성된다. 계속해서, 트리밍된 레지스트 패턴을 덮도록 산화실리콘막이 퇴적된다. 이 산화실리콘막이 에치백되면, 레지스트 패턴의 측면에만 산화실리콘(측벽부)이 남는다. 그 후, 레지스트 패턴을 제거하면, 측벽부만이 남게 된다. 측벽부의 폭은 산화실리콘막의 두께로 결정되므로, 한계 치수보다도 작은 폭으로 할 수 있고, 측벽부의 간격은 트리밍된 레지스트 패턴의 라인 폭으로 결정되므로, 한계 치수보다도 작은 간격으로 할 수 있다.In the SWT technique, a resist pattern including a line and / or a space having a width corresponding to the limit dimension is formed. Next, by trimming this resist pattern, lines and / or spaces narrower than the limit dimension are formed. Subsequently, a silicon oxide film is deposited to cover the trimmed resist pattern. When the silicon oxide film is etched back, silicon oxide (side wall portion) remains only on the side surfaces of the resist pattern. After that, if the resist pattern is removed, only the sidewall portion remains. Since the width of the side wall portion is determined by the thickness of the silicon oxide film, it can be made smaller than the limit dimension, and the distance of the side wall portion is determined by the line width of the trimmed resist pattern, so that it can be made smaller than the limit dimension.

이와 같이 SWT 기술을 사용함으로써, 노광 가능한 한계 치수보다도 작은 치수를 포함하는 패턴을 형성할 수 있고, 또한 이 패턴을 에칭 마스크 패턴으로서 사용함으로써, 한계 치수보다도 작은 치수를 갖는 반도체 집적 회로를 실현하는 것이 가능해진다.Thus, by using the SWT technique, it is possible to form a pattern including a dimension smaller than the allowable limit dimension and to use the pattern as an etching mask pattern, thereby to realize a semiconductor integrated circuit having a dimension smaller than the limit dimension. It becomes possible.

또한, 레지스트와는 다른 재료로 소정의 패턴(라인ㆍ스페이스)을 형성하고, 이 패턴을 한계 치수보다도 작은 폭으로 트리밍하고, 트리밍 후의 패턴(라인ㆍ스페이스)을 이용하여 측벽부를 형성하는 경우도 있다(특허 문헌 1).In addition, a predetermined pattern (line space) may be formed of a material different from the resist, the pattern may be trimmed to a width smaller than the limit dimension, and the sidewall portion may be formed using the pattern (line space) after trimming. (Patent Document 1).

일본 특허 출원 공개 제2009-88085호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2009-88085

SWT는 노광 한계 치수보다도 작은 치수를 갖는 반도체 집적 회로를 제조하기 위해 없어서는 안되는 기술로 되어 있지만, 치수가 더 작아짐에 따라서, 측벽부의 형성의 기초로 된 레지스트 패턴을 제거했을 때에, 측벽부가 기울어져 버려, 원하는 패턴을 갖는 에칭 마스크로서 사용할 수 없는 경우가 있다. 특히, 측벽부의 어스펙트비가 소정의 값을 초과하면, 측벽부가 무너져 버린다고 하는 사태로도 된다.SWT is an indispensable technique for manufacturing a semiconductor integrated circuit having a dimension smaller than the exposure limit dimension. However, as the dimension becomes smaller, the sidewall portion is inclined when the resist pattern which is the basis of the formation of the sidewall portion is removed. It may not be used as an etching mask which has a desired pattern. In particular, when the aspect ratio of the side wall portion exceeds a predetermined value, the side wall portion may collapse.

이에 대처하기 위해, 레지스트 패턴보다도 물리적 강도가 높은 막 재료로 패턴(라인ㆍ스페이스)을 제작하여 측벽부를 형성하는 경우에는, 그 막 재료에 의한 막과, 이 막을 패터닝하기 위한 레지스트막을 적층할 필요가 발생하므로, 프로세스 스텝수의 증가에 수반하는 처리량의 저하, 수율의 저하, 제조 비용의 증가 등의 문제가 발생해 버린다.In order to cope with this, when a pattern (line space) is made of a film material having a physical strength higher than that of the resist pattern to form the sidewall portion, it is necessary to laminate a film by the film material and a resist film for patterning the film. Therefore, problems such as a decrease in throughput, a decrease in yield, an increase in manufacturing cost, and the like occur with an increase in the number of process steps.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여, 측벽부 형성의 기초로 되는 패턴을 레지스트에 의해 형성하는 경우라도, 측벽부가 기울어지는 것을 억제할 수 있는 미세 패턴의 형성 방법을 제공하려고 하는 것이다.In view of the above circumstances, the present invention is intended to provide a method of forming a fine pattern which can suppress the inclination of the side wall portion even when the resist is formed with a pattern that forms the basis of the side wall portion formation.

본 발명의 제1 형태에 따르면, 기판 상에 형성된 에칭 대상층 상에 유기막을 형성하는 유기막 형성 스텝과, 상기 유기막 상에 레지스트막을 형성하여, 상기 레지스트막을 패터닝하는 패터닝 스텝과, 상기 패터닝된 레지스트막으로부터 노출되는 상기 유기막과, 상기 패터닝된 레지스트막을 덮도록 산화실리콘막을 상온에서 퇴적하는 제1 퇴적 스텝과, 상기 산화실리콘이 퇴적된 상기 기판을 가열하여 상기 산화실리콘막에 인장 응력을 발생시키는 처리 스텝과, 상기 패터닝된 레지스트막의 측벽에 상기 산화실리콘막이 남도록 당해 산화실리콘막을 에칭하는 제1 에칭 스텝과, 상기 패터닝된 레지스트막을 제거하는 제거 스텝을 포함하는 미세 패턴의 형성 방법이 제공된다.According to the first aspect of the present invention, an organic film forming step of forming an organic film on an etching target layer formed on a substrate, a patterning step of forming a resist film on the organic film and patterning the resist film, and the patterned resist A first deposition step of depositing the silicon oxide film at room temperature so as to cover the organic film exposed from the film, the patterned resist film, and heating the substrate on which the silicon oxide is deposited to generate tensile stress in the silicon oxide film. A method of forming a fine pattern is provided, comprising a processing step, a first etching step of etching the silicon oxide film so that the silicon oxide film remains on a sidewall of the patterned resist film, and a removing step of removing the patterned resist film.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 측벽부 형성의 기초가 되는 패턴을 레지스트에 의해 형성하는 경우라도, 측벽부가 기울어지는 것을 억제할 수 있는 미세 패턴의 형성 방법이 제공된다.According to the embodiment of the present invention, even when the pattern on which the sidewall portion is formed is formed by the resist, there is provided a method of forming a fine pattern which can suppress the inclination of the sidewall portion.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법에 있어서의 각 공정의 수순을 설명하기 위한 흐름도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법을 설명하는 도면.
도 3은 도 1에 이어서 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법의 가열 처리 공정에 의해 웨이퍼가 휘는 모습을 모식적으로 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법에 적합한 분자층 퇴적 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 6은 도 5의 분자층 퇴적 장치의 다른 단면도.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시하는 분자층 퇴적 장치를 사용하여 행해지는, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법의 공정을 도시하는 타임차트.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법에 있어서의 각 공정의 수순을 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법을 설명하는 도면.
도 10은 도 9에 이어서 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법을 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법의 가열 처리 공정에 의해 발생한 인장 응력의 가열 온도 의존성을 검토할 때에 사용한 응력 측정 장치 및 그 측정 원리를 설명하는 설명도.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법의 가열 처리 공정에 의해 발생한 인장 응력의 가열 온도 의존성을 나타내는 그래프.
도 13은 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법의 효과를 확인하기 위해 행한 실험의 결과를 도시하는 모식도.
도 14는 질화실리콘막에 발생하는 인장 응력의 퇴적 온도 의존성의 일례를 나타내는 그래프.
도 15는 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법의 효과를 확인하기 위해 다시 행한 실험의 결과를 나타내는 그래프.
도 16은 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법의 효과를 확인하기 위해 다시 행한 실험의 결과를 나타내는 표.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The flowchart for demonstrating the procedure of each process in the fine pattern formation method by 1st Embodiment of this invention.
FIG. 2 is a view for explaining a fine pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a view for explaining a fine pattern forming method according to the first embodiment of the present invention, following FIG. 1. FIG.
It is a figure which shows typically a state that a wafer bends by the heat processing process of the fine pattern formation method which concerns on 1st Embodiment of this invention.
Fig. 5 is a sectional view schematically showing a molecular layer deposition apparatus suitable for the method for forming a fine pattern according to the first embodiment of the present invention.
6 is another cross-sectional view of the molecular layer deposition apparatus of FIG. 5.
FIG. 7 is a time chart showing a process of a fine pattern forming method according to the first embodiment of the present invention, which is performed using the molecular layer deposition apparatus shown in FIGS. 5 and 6.
8 is a flowchart for explaining a procedure of each step in the method for forming a fine pattern according to the second embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a fine pattern forming method according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view for explaining a fine pattern forming method according to the second embodiment of the present invention following FIG. 9.
It is explanatory drawing explaining the stress measuring apparatus used when examining the heating temperature dependence of the tensile stress produced by the heat processing process of the fine pattern formation method which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and its measuring principle.
12 is a graph showing the heating temperature dependence of the tensile stress generated by the heat treatment step of the method for forming a fine pattern according to the first embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the result of the experiment performed in order to confirm the effect of the fine pattern formation method by 1st Embodiment and 2nd Embodiment.
14 is a graph showing an example of deposition temperature dependency of tensile stress generated in a silicon nitride film.
15 is a graph showing the results of experiments performed again to confirm the effects of the fine pattern forming method according to the first embodiment and the second embodiment.
16 is a table showing the results of experiments performed again to confirm the effects of the fine pattern forming method according to the first embodiment and the second embodiment.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 대응하는 부재(층, 막 등)는 동일 또는 대응하는 참조 번호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring an accompanying drawing. In the following description, the same or corresponding members (layers, films, etc.) are given the same or corresponding reference numerals, and redundant descriptions are omitted.

(제1 실시 형태)(1st embodiment)

처음에, 도 1 내지 도 4를 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 미세 패턴의 형성 방법을 설명한다.First, the fine pattern formation method which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated, referring FIGS.

본 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법은, 도 1에 도시한 바와 같이 스텝 S101로부터 S110까지를 포함한다.The fine pattern forming method according to the present embodiment includes steps S101 to S110 as shown in FIG. 1.

도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 우선 박막(102)이 웨이퍼(W) 상에 형성되고(도 1의 S101), 박막(102) 상에 유기막(103)이 형성된다(S102). 박막(102)은, 예를 들어 아몰퍼스 실리콘, 폴리 실리콘 등에 의해 형성되고, 본 실시 형태에 있어서는, 나중에 패턴화되는 패턴화 대상막이다. 또한, 다른 실시 형태에서는, 박막(102)은 패턴화된 후에, 웨이퍼(W)를 에칭하는 마스크로서 이용되어도 좋다. 박막(102)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 20 내지 200㎚로 할 수 있다.As shown in Fig. 2A, first, the thin film 102 is formed on the wafer W (S101 in Fig. 1), and the organic film 103 is formed on the thin film 102 (S102). . The thin film 102 is formed of, for example, amorphous silicon, polysilicon, or the like, and is a patterning target film that is later patterned in the present embodiment. In another embodiment, the thin film 102 may be used as a mask for etching the wafer W after being patterned. The thickness of the thin film 102 is not particularly limited, and may be, for example, 20 to 200 nm.

유기막(103)은 나중에 패턴화되어, 박막(102)을 패턴화하기 위한 마스크로서 이용된다. 유기막(103)은, 본 실시 형태에 있어서는 유기막(103) 상에 형성되는 레지스트막(104)을 노광할 때에 레지스트막(104) 내에서 발생하는 노광광의 다중 반사를 방지하는 반사 방지막(BARC:Bottom Anti-Reflecting Coating)이다. 유기막(103)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 150 내지 300㎚이면 좋다.The organic film 103 is later patterned and used as a mask for patterning the thin film 102. The organic film 103 is an antireflection film BARC that prevents multiple reflection of exposure light generated in the resist film 104 when the resist film 104 formed on the organic film 103 is exposed in the present embodiment. : Bottom Anti-Reflecting Coating. The thickness of the organic film 103 is not specifically limited, For example, what is necessary is just 150-300 nm.

도 2의 (b)를 참조하면, 유기막(103) 상에 레지스트막(104)이 형성되어 있다(스텝 S103). 레지스트막(104)은, 본 실시 형태에 있어서는 ArF 레지스트로 형성되어 있다. 레지스트막(104)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 50 내지 200㎚이면 좋다.Referring to FIG. 2B, a resist film 104 is formed on the organic film 103 (step S103). The resist film 104 is formed of an ArF resist in this embodiment. The thickness of the resist film 104 is not particularly limited, and may be, for example, 50 to 200 nm.

다음에, 레지스트막(104)은 소정의 포토마스크를 사용한 포토리소그래피에 의해 패턴화되고, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴(104a)이 형성된다(스텝 S104). 레지스트 패턴(104a)의 라인 폭(LL4) 및 스페이스 폭(SS4)은, 본 실시 형태에서는 모두, 예를 들어 60㎚이다.Next, the resist film 104 is patterned by photolithography using a predetermined photomask, and a resist pattern 104a is formed as shown in Fig. 2C (step S104). The line width LL4 and the space width SS4 of the resist pattern 104a are all 60 nm, for example in this embodiment.

계속해서, 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(104a)이 트리밍(또는 슬리밍)되어, 트리밍된 레지스트 패턴(104b)이 얻어진다(스텝 S105). 트리밍의 결과, 레지스트 패턴(104b)의 라인 폭(LL1)은 레지스트 패턴(104a)의 라인 폭(LL4)(예를 들어, 60㎚)보다 좁은, 예를 들어 30㎚이고, 레지스트 패턴(104b)의 스페이스 폭(SS1)은 레지스트 패턴(104a)의 스페이스 폭(SS4)(예를 들어, 60㎚)보다 넓은, 예를 들어 90㎚이다. 트리밍은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 레지스트 패턴(104a)이 형성된 웨이퍼(W)를 오존 가스에 노출시키거나, 산소 함유 가스를 여기함으로써 얻어지는 산소 라디칼에 노출시킴으로써 행해진다. 이때의 웨이퍼(W)의 온도는 실온 내지 100℃이면 좋다.Subsequently, as shown in Fig. 2D, the resist pattern 104a is trimmed (or slimmed) to obtain a trimmed resist pattern 104b (step S105). As a result of trimming, the line width LL1 of the resist pattern 104b is narrower, for example 30 nm, than the line width LL4 (for example 60 nm) of the resist pattern 104a, and the resist pattern 104b The space width SS1 of is larger than the space width SS4 (for example, 60 nm) of the resist pattern 104a, for example, 90 nm. The trimming is not particularly limited, but is performed by exposing the wafer W on which the resist pattern 104a is formed to ozone gas or to oxygen radicals obtained by exciting the oxygen-containing gas. The temperature of the wafer W at this time may be room temperature to 100 degreeC.

도 3의 (e)를 참조하면, 레지스트 패턴(104b)의 스페이스에 노출되는 유기막(103) 상에 레지스트 패턴(104b)을 덮도록 산화실리콘막(105)이 퇴적되어 있다(스텝 S106). 산화실리콘막(105)의 퇴적은 상온 분위기 하에 있어서, 바람직하게는 분자층 퇴적(MLD)법에 의해 행해진다. MLD법에 따르면, 하지층의 형상을 반영한(컨포멀한) 퇴적이 가능하다. 이로 인해, 레지스트 패턴(104b)의 측면에는 이 측면과 대략 평행한 퇴적면을 갖는 산화실리콘막(105)을 퇴적시킬 수 있고, 또한 유기막(103) 상에 있어서의 두께를 D로 하면, 레지스트 패턴(104b)의 상면 및 측면에 있어서의 두께도 대략 D로 된다. 여기서, 두께(D)는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 30㎚로 할 수 있다. 또한, 산화실리콘막(105)의 퇴적은, 예를 들어 5℃로부터 35℃까지의 온도 범위의 소정의 온도가 아니라, 5℃로부터 100℃ 정도까지의 온도 범위의 소정의 온도에서 행하면 좋다.Referring to FIG. 3E, a silicon oxide film 105 is deposited on the organic film 103 exposed to the space of the resist pattern 104b so as to cover the resist pattern 104b (step S106). The silicon oxide film 105 is deposited in a normal temperature atmosphere, preferably by a molecular layer deposition (MLD) method. According to the MLD method, deposition (conformal) reflecting the shape of the underlying layer is possible. For this reason, the silicon oxide film 105 which has a deposition surface substantially parallel to this side surface can be deposited on the side surface of the resist pattern 104b, and if the thickness on the organic film 103 is set to D, The thickness on the upper surface and the side surface of the pattern 104b also becomes approximately D. Here, thickness D is not specifically limited, For example, it can be 30 nm. In addition, deposition of the silicon oxide film 105 may be performed at a predetermined temperature in the temperature range of 5 ° C. to about 100 ° C., instead of a predetermined temperature in the temperature range of 5 ° C. to 35 ° C., for example.

다음에, 상온에서 퇴적된 산화실리콘막(105)을 포함하는 웨이퍼(W)가[레지스트 패턴(104b)을 남긴 채] 예를 들어, 150℃로부터 630℃까지의 범위의 소정의 온도까지 가열된다(스텝 S107). 상온에서 퇴적된 산화실리콘막(105)은 수분이나 불순물 등을 포함하여, 비교적 낮은 밀도를 갖고 있지만, 가열에 의해 수분이나 불순물 등이 방출되면, 고밀도화되어 수축한다. 그렇게 하면, 도 3의 (f)에 도시한 바와 같이, 산화실리콘막(105)이 퇴적된 웨이퍼(W)는 상향으로 오목 형상으로 휘게 된다.Next, the wafer W including the silicon oxide film 105 deposited at room temperature (with the resist pattern 104b left) is heated to a predetermined temperature, for example, in the range from 150 ° C to 630 ° C. (Step S107). The silicon oxide film 105 deposited at room temperature has a relatively low density, including moisture, impurities, etc., but when moisture, impurities, etc. are released by heating, the silicon oxide film 105 is densified to shrink. As a result, as shown in Fig. 3F, the wafer W on which the silicon oxide film 105 is deposited is curved upward in a concave shape.

오목 형상으로 휜 막 표면에는, 도 4에 화살표로 나타낸 바와 같이, 인장 응력이 발생하고 있다. 도 4는 산화막 실리콘을 성막하고, 계속해서 가열 처리를 한 후의 상태, 즉 측벽부가 형성되기 전의 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 이와 같이 가열 처리 후의 막에 발생하고 있는 인장 응력은 가열의 전후에 있어서, 예를 들어 레이저광을 이용하여 웨이퍼(W)의 휨을 측정함으로써 구할 수 있다. 이 측정에 대해서는 나중에 설명한다.Tensile stress is generated on the concave film surface as indicated by the arrow in FIG. 4. FIG. 4 schematically shows a state after the oxide film silicon is formed and subsequently subjected to heat treatment, that is, before the side wall portion is formed. Thus, the tensile stress which generate | occur | produces in the film | membrane after heat processing can be calculated | required by measuring the curvature of the wafer W before and after heating, for example using a laser beam. This measurement will be described later.

또한, 상술한 온도 범위에서 웨이퍼(W)를 가열할 수 있는 한, 이 가열에 사용하는 가열 장치는 한정되지 않지만, 적합한 장치의 일례(도 5 및 도 6)에 대해서도 후술한다. In addition, as long as the wafer W can be heated in the above-mentioned temperature range, the heating apparatus used for this heating is not limited, An example of a suitable apparatus (FIGS. 5 and 6) is also mentioned later.

계속해서, 도 3의 (g)에 도시한 바와 같이 산화실리콘막(105)을 에치백하여, 유기막(103) 및 레지스트 패턴(104b)의 상면의 산화실리콘막(105)을 제거하면, 레지스트 패턴(104b)의 측면에 산화실리콘의 측벽부(105a)가 남는다(스텝 S108). 이 에치백에 의해, 웨이퍼(W)의 표면을 덮는 산화실리콘막(105)이 제거되므로, 막 표면에 가해지는 인장 응력이 감소하고, 웨이퍼(W)의 휨이 감소한다. 또한, 레지스트 패턴(104b)의 측면에 남은 산화실리콘의 측벽부(105a)에는 외측으로 개방되는 힘이 작용한다.Subsequently, as shown in Fig. 3G, the silicon oxide film 105 is etched back to remove the silicon oxide film 105 on the upper surface of the organic film 103 and the resist pattern 104b. The side wall portion 105a of the silicon oxide remains on the side of the pattern 104b (step S108). By this etch back, since the silicon oxide film 105 covering the surface of the wafer W is removed, the tensile stress applied to the film surface is reduced, and the warping of the wafer W is reduced. In addition, a force that opens outwardly acts on the sidewall portion 105a of the silicon oxide remaining on the side of the resist pattern 104b.

또한, 이 에치백은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 CF4, C4F8, CHF3, CH3F, CH2F2 등의 CF계 가스와, Ar 가스 등의 불활성 가스의 혼합 가스, 또는 이 혼합 가스에 필요에 따라서 산소를 첨가한 가스 등을 사용하여 행할 수 있다. 여기서, 설명의 편의상, 레지스트 패턴(104b)과 측벽부(105a)를 포함하는 패턴을 제3 패턴(106)이라고 한다. 제3 패턴(106)의 라인 폭을 LL3으로 하고, 스페이스 폭을 SS3으로 하면,Further, in the etch-back is not particularly limited, for example, CF 4, C 4 F 8, CHF 3, CH 3 F, CH 2 F 2 and so on CF-based gas and a mixed gas of an inert gas such as Ar gas Or a gas in which oxygen is added to the mixed gas as necessary. For convenience of explanation, the pattern including the resist pattern 104b and the sidewall portion 105a is referred to as a third pattern 106. If the line width of the third pattern 106 is LL3 and the space width is SS3,

ㆍ LL3=LL1+D×2LL3 = LL1 + D × 2

ㆍ SS3=SS1-D×2SS3 = SS1-D × 2

라고 하는 관계가 성립된다. 본 실시 형태에 있어서는,Relationship is established. In this embodiment,

ㆍ 레지스트 패턴(104b)의 라인 폭(LL1)=30㎚,The line width LL1 of the resist pattern 104b = 30 nm,

ㆍ 레지스트 패턴(104b)의 스페이스 폭(SS1)=90㎚,The space width (SS1) of the resist pattern 104b = 90 nm,

ㆍ 측벽부(105a)의 두께(폭)(D)=30㎚The thickness (width) (D) of the sidewall portion 105a = 30 nm

이므로,Because of,

ㆍ 제3 패턴(106)의 라인 폭(LL3)=90㎚,The line width LL3 of the third pattern 106 = 90 nm,

ㆍ 제3 패턴(106)의 스페이스 폭(SS3)=30㎚The space width (SS3) of the third pattern 106 = 30 nm

로 된다..

다음에, 산소, 질소, 수소, 암모니아 등의 플라즈마를 사용한 에칭을 행하여, 측벽부(105a)를 남긴 채, 레지스트막(104)으로부터 형성된 레지스트 패턴(104b)을 제거한다.Next, etching using plasma of oxygen, nitrogen, hydrogen, ammonia or the like is performed to remove the resist pattern 104b formed from the resist film 104 while leaving the sidewall portion 105a.

계속해서, 남은 측벽부(105a)를 마스크로 하여 유기막(103)을 에칭하면, 도 3의 (h)에 도시한 바와 같이, 측벽부(105a) 및 유기막(103)으로 구성되는 에칭 마스크(107)가 형성된다(스텝 S109). 에칭 마스크(107)에 있어서는, 폭(LL2)을 갖는 라인과, 폭(SS2)을 갖는 스페이스가 교대로 배치된다. 여기서,Subsequently, when the organic film 103 is etched using the remaining side wall portion 105a as a mask, as shown in FIG. 3H, an etching mask composed of the side wall portion 105a and the organic film 103 is used. 107 is formed (step S109). In the etching mask 107, a line having a width LL2 and a space having a width SS2 are alternately arranged. here,

ㆍ 라인 폭(LL2)=측벽부(105a)의 폭(D)(=30㎚),Line width LL2 = width D of the side wall portion 105a (= 30 nm),

ㆍ 스페이스 폭(SS2)=레지스트 패턴(104b)의 라인 폭(LL1)=제3 패턴(106)의 스페이스 폭(SS3)(=30㎚)Space width SS2 = line width LL1 of resist pattern 104b = space width SS3 of third pattern 106 (= 30 nm)

이라고 하는 관계가 성립된다. 즉, 에칭 마스크(107)에 있어서는, 30㎚의 폭(LL2)을 갖는 라인과, 30㎚의 폭(SS2)을 갖는 스페이스가 교대로 배열되어 있다.Relationship is established. That is, in the etching mask 107, a line having a width LL2 of 30 nm and a space having a width SS2 of 30 nm are alternately arranged.

이와 같은 에칭 마스크(107)를 마스크로 하여 박막(102)을 에칭하면, 원하는 에칭 마스크가 얻어진다(스텝 S110). 예를 들어, 아몰퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 이루어지는 박막(102)의 에칭은 Cl2, Cl2+HBr, Cl2+O2, CF4+O2, SF6, Cl2+N2, Cl2+HCl, HBr+Cl2+SF6 등의 가스 등의 플라즈마를 사용하여 행할 수 있다.When the thin film 102 is etched using such an etching mask 107 as a mask, a desired etching mask is obtained (step S110). For example, the etching of the thin film 102 made of amorphous silicon or polysilicon is performed by Cl 2 , Cl 2 + HBr, Cl 2 + O 2 , CF 4 + O 2 , SF 6 , Cl 2 + N 2 , Cl 2 + HCl, HBr + Cl 2 + SF It can carry out using plasma, such as gas, such as six .

본 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법에 있어서는, 에칭 마스크로서 사용되는 측벽부(105a)를 형성하기 위해, 레지스트 패턴(104b)을 덮도록 산화실리콘막(105)이 상온에서 퇴적된다. 산화실리콘막(105)의 퇴적 후, 산화실리콘막(105)이 형성된 웨이퍼(W)가 고온(약 150℃ 내지 약 630℃)으로 가열되므로, 산화실리콘막(105)에는 이차원적인 인장 응력이 가해지게 된다. 이에 의해, 레지스트 패턴(104b)을 제거한 후라도, 측벽부(105a)는 기울어지지 않는다. 즉, 측벽부(105a)를 형성하기 위해 퇴적되는 산화실리콘막(105)의 기초(토대)로서 레지스트 패턴(104b)을 사용해도, 측벽부(105a)가 기울어지는 것을 억제할 수 있다.In the fine pattern formation method according to the present embodiment, the silicon oxide film 105 is deposited at room temperature so as to cover the resist pattern 104b to form the sidewall portion 105a used as the etching mask. After deposition of the silicon oxide film 105, the wafer W on which the silicon oxide film 105 is formed is heated to a high temperature (about 150 ° C. to about 630 ° C.), so that two-dimensional tensile stress is applied to the silicon oxide film 105. You lose. Thus, even after the resist pattern 104b is removed, the side wall portion 105a does not tilt. That is, even when the resist pattern 104b is used as the basis (base) of the silicon oxide film 105 deposited to form the sidewall portion 105a, the sidewall portion 105a can be prevented from tilting.

또한, 레지스트 패턴(104b)의 측벽은 하지층인 유기막(103)의 표면에 대해, 90° 이상의 각도로 기울어지는 경우가 있다. 환언하면, 예를 들어 도 2의 (d)에 있어서, 레지스트 패턴(104b)이 사다리꼴 형상으로 되는 경우가 있다. 또한, 레지스트 패턴(104b)의 측벽이 유기막(103)의 표면 근방에 있어서 기울어지는 경우(하단부를 당긴 형상으로 되는 경우)도 있다. 이들의 경우에는 측벽부(105a)가 보다 기울어지기 쉽다고 생각되지만, 본 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법에 따르면, 이 경우라도 기울기를 억제하는 것이 가능하다.In addition, the side wall of the resist pattern 104b may be inclined at an angle of 90 ° or more with respect to the surface of the organic film 103 serving as the underlying layer. In other words, for example, in FIG. 2D, the resist pattern 104b may be trapezoidal. In addition, the sidewall of the resist pattern 104b may be inclined in the vicinity of the surface of the organic film 103 (when the lower end is pulled out). In these cases, the side wall portion 105a is considered to be more inclined, but according to the fine pattern formation method according to the present embodiment, it is possible to suppress the inclination even in this case.

또한, 상술한 산화실리콘막(105)의 퇴적을 상온 CVD 장치에 있어서 행하고, 산화실리콘막(105)이 퇴적된 웨이퍼(W)의 가열을 어닐로에 있어서 행하고, 산화실리콘막(105)의 에칭을 에칭 장치에 있어서 행해도 좋지만(즉, 각각의 공정을 별개의 장치에서 행하면 좋지만), 산화실리콘막(105)의(상온에서의) 퇴적과 그 후의 가열을 동일한 CVD 장치에 있어서 행하고, 에칭을 에칭 장치에 있어서 행할 수도 있다. 또한, 산화실리콘막(105)의 퇴적을 상온 CVD 장치에 있어서 행한 후, 그 후의 가열과 에칭을 동일한 에칭 장치에 있어서 행해도 좋다.In addition, the above-described deposition of the silicon oxide film 105 is performed in a room temperature CVD apparatus, and heating of the wafer W on which the silicon oxide film 105 is deposited is performed in an anneal to etch the silicon oxide film 105. May be performed in the etching apparatus (that is, each process may be performed in a separate apparatus), but deposition (after normal temperature) of the silicon oxide film 105 and subsequent heating are performed in the same CVD apparatus, and etching is performed. It can also be performed in an etching apparatus. In addition, after depositing the silicon oxide film 105 in a normal temperature CVD apparatus, subsequent heating and etching may be performed in the same etching apparatus.

또한, 레지스트 패턴(104a)의 트리밍[레지스트 패턴(104b)의 형성]과, 산화실리콘막(105)의 퇴적과, 산화실리콘막(105)이 퇴적된 웨이퍼(W)의 가열을 동일한 MLD 장치에 있어서 행해도 좋다. 이하, 이와 같은 처리가 가능한 MLD 장치에 대해 설명한다.Further, trimming of resist pattern 104a (formation of resist pattern 104b), deposition of silicon oxide film 105, and heating of wafer W on which silicon oxide film 105 is deposited are performed on the same MLD apparatus. You may carry out. Hereinafter, the MLD apparatus which can perform such a process is demonstrated.

도 5는 본 실시 형태에 관한 미세 패턴의 형성 방법에 적합한 MLD 장치를 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 6은 도 5의 MLD 장치의 횡단면도이다.FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing an MLD device suitable for the method for forming a fine pattern according to the present embodiment, and FIG. 6 is a cross sectional view of the MLD device of FIG. 5.

도 4에 도시한 바와 같이, MLD 장치(80)는 하단부가 개방된 천장이 있는 원통체 형상을 갖는, 예를 들어 석영에 의해 형성되는 처리 용기(1)를 갖고 있다. 처리 용기(1) 내의 상방에는 천장에 석영제의 천장판(2)이 설치되어 있다. 또한, 처리 용기(1)의 하단부 개구부에는, 예를 들어 스테인리스 스틸에 의해 원통체 형상으로 성형된 매니폴드(3)가 O링 등의 시일 부재(4)를 통해 연결되어 있다.As shown in Fig. 4, the MLD apparatus 80 has a processing container 1 formed of, for example, quartz having a cylindrical shape with a ceiling with an open lower end. Above the inside of the processing container 1, the ceiling top plate 2 made of quartz is provided in the ceiling. Moreover, the manifold 3 shape | molded in cylindrical shape by stainless steel, for example is connected to the lower end opening part of the processing container 1 via sealing members 4, such as an O-ring.

매니폴드(3)는 처리 용기(1)의 하단부를 지지하는 지지 부재로서 작용하는 동시에, 측면에 형성된 복수의 관통 구멍에 각각 접속되는 배관으로부터 소정의 가스를 처리 용기(1) 내로 공급한다. 매니폴드(3)의 하부에는 매니폴드(3)의 하단부 개구부를 개폐하는, 예를 들어 스테인리스 스틸제의 덮개부(9)가, 예를 들어 O링으로 이루어지는 시일 부재(12)를 통해 연결되어 있다. 덮개부(9)는 중앙에 개구를 갖고 있고, 이 개구를 회전 샤프트(10)가 관통하고 있다. 회전 샤프트(10)의 상단부에는 테이블(8)이 설치되고, 테이블(8) 상에는 석영제의 보온통(7)을 통해 웨이퍼 보트(5)가 설치되어 있다. 웨이퍼 보트(5)는 3개의 지주(6)를 갖고(도 6 참조), 지주(6)에 형성된 홈에 의해 다수매의 웨이퍼(W)가 지지된다. 회전 샤프트(10)가 도시하지 않은 회전 기구에 의해 중심축의 주위로 회전함으로써, 웨이퍼 보트(5)도 또한 회전시킬 수 있다.The manifold 3 acts as a supporting member for supporting the lower end of the processing container 1, and supplies a predetermined gas into the processing container 1 from a pipe connected to a plurality of through holes formed in the side surface, respectively. In the lower part of the manifold 3, the lid part 9 which opens and closes the opening part of the manifold 3, for example, is made of stainless steel, for example, is connected through the sealing member 12 which consists of O rings, for example. have. The lid part 9 has an opening in the center, and the rotation shaft 10 penetrates this opening. The table 8 is provided in the upper end part of the rotating shaft 10, and the wafer boat 5 is provided on the table 8 via the quartz heat insulation container 7. The wafer boat 5 has three pillars 6 (see FIG. 6), and a plurality of wafers W are supported by grooves formed in the pillars 6. By rotating the rotation shaft 10 around the central axis by a rotation mechanism not shown, the wafer boat 5 can also be rotated.

회전 샤프트(10)의 하단부는 도시하지 않은 승강 기구에 의해 상하 이동 가능하게 지시되는 아암(13)에 설치되어 있다. 아암(13)의 상하 이동에 의해, 웨이퍼 보트(5)가 처리 용기(1) 내로 반입되고, 반출된다. 또한, 회전 샤프트(10)와 덮개부(9)의 개구 사이에는 자성 유체 시일(11)이 설치되고, 이에 의해 처리 용기(1)가 밀폐된다.The lower end part of the rotating shaft 10 is provided in the arm 13 instructed so that it can move up and down by the lifting mechanism which is not shown in figure. By the vertical movement of the arm 13, the wafer boat 5 is carried into the processing container 1, and is carried out. In addition, a magnetic fluid seal 11 is provided between the rotary shaft 10 and the opening of the lid portion 9, whereby the processing container 1 is sealed.

또한, MLD 장치(80)는 처리 용기(1) 내로 산소 함유 가스, 예를 들어 O2 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급 기구(14)와, 처리 용기(1) 내에 Si 소스 가스를 공급하는 Si 소스 가스 공급 기구(15)와, 처리 용기(1) 내로 퍼지 가스로서 불활성 가스, 예를 들어 N2 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 기구(16)를 갖고 있다.In addition, the MLD apparatus 80 includes an oxygen-containing gas supply mechanism 14 for supplying an oxygen-containing gas, for example, an O 2 gas into the processing container 1, and a Si for supplying a Si source gas into the processing container 1. as a purge gas into the source gas supply mechanism 15, a treatment container (1) has a purge gas supply mechanism 16 for supplying N 2 gas an inert gas, e.

산소 함유 가스 공급 기구(14)는 산소 함유 가스 공급원(17)과, 산소 함유 가스 공급원(17)으로부터 산소 함유 가스를 유도하는 산소 함유 가스 배관(18)과, 산소 함유 가스 배관(18)에 접속되어, 매니폴드(3)의 측벽을 내측으로 관통하고 상방향으로 굴곡되어 수직으로 연장되는 석영관으로 이루어지는 산소 함유 가스 분산 노즐(19)을 갖고 있다. 산소 함유 가스 분산 노즐(19)의 수직 부분에는 복수의 가스 토출 구멍(19a)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있고, 각 가스 토출 구멍(19a)으로부터 수평 방향으로 처리 용기(1)를 향해 대략 균일하게 산소 함유 가스를 토출할 수 있다.The oxygen-containing gas supply mechanism 14 is connected to an oxygen-containing gas supply source 17, an oxygen-containing gas pipe 18 for guiding an oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply source 17, and an oxygen-containing gas pipe 18. And an oxygen-containing gas dispersion nozzle 19 made of a quartz tube which penetrates the side wall of the manifold 3 inward and is bent upward and vertically extended. In the vertical portion of the oxygen-containing gas dispersion nozzle 19, a plurality of gas discharge holes 19a are formed at predetermined intervals, and are substantially uniform toward the processing container 1 in the horizontal direction from each gas discharge hole 19a. The oxygen-containing gas can be discharged.

또한, Si 소스 가스 공급 기구(15)는 Si 소스 가스 공급원(20)과, Si 소스 가스 공급원(20)으로부터 Si 소스 가스를 유도하는 Si 소스 가스 배관(21)과, Si 소스 가스 배관(21)에 접속되어, 매니폴드(3)의 측벽을 내측으로 관통하고 상방향으로 굴곡되어 수직으로 연장되는 석영관으로 이루어지는 Si 소스 가스 분산 노즐(22)을 갖고 있다. 도시한 예에서는, 2개의 Si 소스 가스 분산 노즐(22)이 설치되어 있고(도 6 참조), 각 Si 소스 가스 분산 노즐(22)에는 그 길이 방향을 따라서 복수의 가스 토출 구멍(22a)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 이에 의해, 각 가스 토출 구멍(22a)으로부터 수평 방향으로 처리 용기(1) 내에 대략 균일하게 유기 실리콘을 포함하는 Si 소스 가스를 토출할 수 있다. 또한, Si 소스 가스 분산 노즐(22)은 1개만이라도 좋다.In addition, the Si source gas supply mechanism 15 includes a Si source gas supply source 20, a Si source gas pipe 21 for guiding a Si source gas from the Si source gas supply source 20, and a Si source gas pipe 21. It has a Si source gas dispersion nozzle 22 which consists of a quartz tube which penetrates into the side wall of the manifold 3 inward, bends upward, and extends vertically. In the illustrated example, two Si source gas dispersion nozzles 22 are provided (see FIG. 6), and each of the Si source gas dispersion nozzles 22 is provided with a plurality of gas discharge holes 22a along the longitudinal direction thereof. It is formed at intervals of. Thereby, the Si source gas containing organic silicon can be discharged | emitted substantially uniformly in the processing container 1 in the horizontal direction from each gas discharge hole 22a. In addition, only one Si source gas dispersion nozzle 22 may be provided.

또한, 퍼지 가스 공급 기구(16)는 퍼지 가스 공급원(23)과, 퍼지 가스 공급원(23)으로부터 퍼지 가스를 유도하는 퍼지 가스 배관(24)과, 퍼지 가스 배관(24)에 접속되어, 매니폴드(3)의 측벽을 관통하여 설치된 퍼지 가스 노즐(25)을 갖고 있다. 퍼지 가스로서는 불활성 가스나 N2 가스를 적절하게 사용할 수 있다.In addition, the purge gas supply mechanism 16 is connected to the purge gas supply source 23, the purge gas pipe 24 which guides the purge gas from the purge gas supply source 23, and the purge gas pipe 24, and the manifold is connected. It has the purge gas nozzle 25 provided through the side wall of (3). As the purge gas, an inert gas or an N 2 gas can be appropriately used.

산소 함유 가스 배관(18), Si 소스 가스 배관(21), 퍼지 가스 배관(24)에는 각각 개폐 밸브(18a, 21a, 24a) 및 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(18b, 21b, 24b)가 설치되어 있다. 이들에 의해, 산소 함유 가스, Si 소스 가스 및 퍼지 가스를 각각 유량 제어하면서 공급할 수 있다.In the oxygen-containing gas pipe 18, the Si source gas pipe 21, and the purge gas pipe 24, flow controllers 18b, 21b, 24b, such as open / close valves 18a, 21a, 24a, and mass flow controllers, respectively, are provided. It is. By these, oxygen-containing gas, Si source gas, and purge gas can be supplied while controlling the flow rate, respectively.

처리 용기(1)의 측벽의 일부에는 산소 함유 가스의 플라즈마를 형성하는 플라즈마 생성 기구(30)가 형성되어 있다. 이 플라즈마 생성 기구(30)는 처리 용기(1)의 측벽에 상하에 가늘고 길게 형성된 개구(31)와, 개구(31)를 외측으로부터 덮도록 처리 용기(1)의 외벽에 기밀하게 용접된 플라즈마 구획벽(32)을 갖고 있다. 플라즈마 구획벽(32)은 단면 오목부 형상을 이루고 상하로 가늘고 길게 형성되고, 예를 들어 석영으로 형성되어 있다. 또한, 플라즈마 생성 기구(30)는 이 플라즈마 구획벽(32)의 양 측벽의 외면에 상하 방향을 따라서 서로 대향하도록 하여 배치된 가늘고 긴 한 쌍의 플라즈마 전극(33)과, 플라즈마 전극(33)에 급전 라인(34)을 통해 접속되어 플라즈마 전극(33)으로 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원(35)을 갖고 있다. 그리고, 플라즈마 전극(33)에 고주파 전원(35)으로부터 플라즈마 전극(33)으로, 예를 들어 13.56㎒의 고주파 전압을 인가함으로써 산소 함유 가스의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한, 이 고주파 전압의 주파수는 13.56㎒로 한정되지 않고, 다른 주파수, 예를 들어 400㎑ 등이라도 좋다.A part of the side wall of the processing container 1 is provided with a plasma generating mechanism 30 for forming a plasma of an oxygen-containing gas. The plasma generating mechanism 30 has an opening 31 formed in the vertical and long sides on the side wall of the processing container 1, and a plasma compartment hermetically welded to the outer wall of the processing container 1 so as to cover the opening 31 from the outside. It has a wall 32. The plasma partition wall 32 has a cross-sectional recess shape and is formed thin and long vertically, for example, made of quartz. In addition, the plasma generating mechanism 30 includes a pair of elongated plasma electrodes 33 and plasma electrodes 33 disposed so as to face each other along the vertical direction on the outer surfaces of both side walls of the plasma partition wall 32. It is connected via the power supply line 34, and has the high frequency power supply 35 which supplies a high frequency electric power to the plasma electrode 33. As shown in FIG. The plasma of the oxygen-containing gas can be generated by applying, for example, a high frequency voltage of 13.56 MHz to the plasma electrode 33 from the high frequency power supply 35 to the plasma electrode 33. The frequency of the high frequency voltage is not limited to 13.56 MHz, but may be another frequency, for example, 400 Hz.

상기와 같은 플라즈마 구획벽(32)을 형성함으로써, 처리 용기(1)의 측벽의 일부가 오목부 형상으로 외측으로 오목하게 한 상태로 되고, 플라즈마 구획벽(32)의 내부 공간은 처리 용기(1)의 내부 공간에 연통된다. 또한, 개구(31)는 웨이퍼 보트(5)에 보유 지지되어 있는 모든 웨이퍼(W)를 높이 방향에 있어서 커버할 수 있도록 상하 방향으로 충분히 길게 형성되어 있다.By forming the plasma partition wall 32 as described above, a part of the side wall of the processing container 1 is recessed outwardly in the shape of a recess, and the internal space of the plasma partition wall 32 is the processing container 1. Is communicated with the internal space. In addition, the opening 31 is formed sufficiently long in the vertical direction so as to cover all the wafers W held in the wafer boat 5 in the height direction.

산소 함유 가스 분산 노즐(19)은 처리 용기(1) 내를 상방향으로 연장하는 도중에 처리 용기(1)의 반경 방향 외측으로 굴곡되고, 플라즈마 구획벽(32)의 직립면을 따라서 상방을 향해 신장되어 있다. 이로 인해, 고주파 전원(35)으로부터 플라즈마 전극(33)으로 고주파 전압이 인가되고, 양 전극(33) 사이에 고주파 전계가 형성되면, 산소 함유 가스 분산 노즐(19)의 가스 토출 구멍(19a)으로부터 토출된 산소 가스가 플라즈마화되어 처리 용기(1)의 중심을 향해 흐른다.The oxygen-containing gas dispersion nozzle 19 is bent radially outward of the processing container 1 in the middle of extending the inside of the processing container 1 upward, and is extended upward along the upstanding surface of the plasma partition wall 32. have. For this reason, when a high frequency voltage is applied from the high frequency power supply 35 to the plasma electrode 33, and a high frequency electric field is formed between the both electrodes 33, from the gas discharge hole 19a of the oxygen-containing gas dispersion nozzle 19 The discharged oxygen gas becomes plasma and flows toward the center of the processing container 1.

플라즈마 구획벽(32)의 외측에는 이것을 덮도록 하여, 예를 들어 석영으로 이루어지는 절연 보호 커버(36)가 설치되어 있다. 또한, 이 절연 보호 커버(36)의 내측 부분에는 도시하지 않은 냉매 통로가 설치되어 있고, 예를 들어 냉각된 질소 가스를 흘림으로써 플라즈마 전극(33)을 냉각할 수 있도록 되어 있다.The outer side of the plasma partition wall 32 is covered with this, and an insulating protective cover 36 made of, for example, quartz is provided. In addition, a coolant passage (not shown) is provided in the inner portion of the insulating protective cover 36, and the plasma electrode 33 can be cooled by flowing, for example, cooled nitrogen gas.

2개의 Si 소스 가스 분산 노즐(22)은 처리 용기(1)의 측벽의 개구(31)를 사이에 두는 위치에 기립하여 설치되어 있고, Si 소스 가스 분산 노즐(22)에 형성된 복수의 가스 토출 구멍(22a)으로부터 처리 용기(1)의 중심 방향을 향해 Si 소스 가스를 토출할 수 있다. Si 소스 가스로서는, 1분자 내에 1개 또는 2개의 아미노기를 갖는 아미노실란 가스이면 좋다.The two Si source gas dispersion nozzles 22 stand up at positions sandwiching the opening 31 of the side wall of the processing container 1, and are provided with a plurality of gas discharge holes formed in the Si source gas dispersion nozzle 22. Si source gas can be discharged from 22a toward the center direction of the processing container 1. The Si source gas may be an aminosilane gas having one or two amino groups in one molecule.

한편, 처리 용기(1)의 개구(31)에 대향하는 부분에는 처리 용기(1) 내를 배기하기 위한 배기구(37)가 형성되어 있다. 이 배기구(37)는 처리 용기(1)의 측벽을 상하 방향으로 깎아냄으로써 가늘고 길게 형성되어 있다. 처리 용기(1)의 외측에는 배기구(37)를 덮도록 단면 오목부 형상으로 성형된 배기구 커버 부재(38)가 용접에 의해 설치되어 있다. 배기구 커버 부재(38)는 처리 용기(1)의 측벽을 따라서 상방으로 연장되어 있고, 처리 용기(1)의 상방에 가스 출구(39)를 획정하고 있다. 그리고, 가스 출구(39)를 통해, 도시하지 않은 진공 펌프 등을 포함하는 진공 배기 기구에 의해 처리 용기(1) 내가 배기된다.On the other hand, the exhaust port 37 for exhausting the inside of the processing container 1 is formed in the part which opposes the opening 31 of the processing container 1. This exhaust port 37 is formed long and thin by scraping off the side wall of the processing container 1 in the up-down direction. On the outside of the processing container 1, an exhaust port cover member 38 formed in the shape of a cross-sectional recess to cover the exhaust port 37 is provided by welding. The exhaust port cover member 38 extends upward along the side wall of the processing container 1, and defines a gas outlet 39 above the processing container 1. And the inside of the processing container 1 is exhausted through the gas outlet 39 by the vacuum exhaust mechanism containing a vacuum pump etc. which are not shown in figure.

또한, 처리 용기(1)의 외주를 둘러싸도록, 처리 용기(1) 및 그 내부의 웨이퍼(W)를 가열하는 하우징 형상의 가열 유닛(40)이 설치되어 있다. 또한, 도 6에 있어서는, 가열 유닛(40)을 생략하고 있다.Moreover, the heating unit 40 of the housing shape which heats the processing container 1 and the wafer W inside it is provided so that the outer periphery of the processing container 1 may be enclosed. In addition, the heating unit 40 is abbreviate | omitted in FIG.

MLD 장치(80)의 각 구성부의 제어, 예를 들어 밸브(18a, 21a, 24a)의 개폐에 의한 각 가스의 공급ㆍ정지, 매스 플로우 컨트롤러(18b, 21b, 24b)에 의한 가스 유량의 제어 및 고주파 전원(35)의 온ㆍ오프 제어, 가열 유닛(40)의 제어 등은, 예를 들어 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 컨트롤러(50)에 의해 행해진다. 컨트롤러(50)에는 공정 관리자가 MLD 장치(80)를 관리하기 위해 코맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나, MLD 장치(80)의 가동 상황을 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스(51)가 접속되어 있다.Control of each component of the MLD device 80, for example, supply / stop of each gas by opening and closing the valves 18a, 21a, 24a, control of the gas flow rate by the mass flow controllers 18b, 21b, 24b, and On / off control of the high frequency power supply 35, control of the heating unit 40, etc. are performed by the controller 50 which consists of a microprocessor (computer), for example. The controller 50 is connected to a user interface 51 including a keyboard for performing a command input operation or the like for the process manager to manage the MLD device 80, a display for displaying the operation status of the MLD device 80, and the like. have.

또한, 컨트롤러(50)에는 MLD 장치(80)에서 실행되는 각종 처리를 컨트롤러(50)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 MLD 장치(80)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 레시피가 저장된 기억부(52)가 접속되어 있다. 레시피는 기억부(52) 중의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는 하드 디스크나 반도체 메모리라도 좋고, CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 가반성의 것이라도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해 레시피를 적절하게 전송시키도록 해도 좋다.In addition, the controller 50 causes a control program for realizing various processes executed in the MLD apparatus 80 under the control of the controller 50, or causes the components of the MLD apparatus 80 to execute the processes in accordance with processing conditions. The storage unit 52 for storing a program, i.e., a recipe, is connected. The recipe is stored in the storage medium in the storage unit 52. The storage medium may be a hard disk or a semiconductor memory, or may be portable such as a CD-ROM, a DVD, a flash memory, or the like. In addition, the recipe may be appropriately transmitted from another device, for example, via a dedicated line.

그리고, 필요에 따라서 유저 인터페이스(51)로부터의 지시 등으로 임의의 레시피를 기억부(52)로부터 호출하여 컨트롤러(50)에 실행시킴으로써, 컨트롤러(50)의 제어 하에서, MLD 장치(80)에서의 원하는 처리가 행해진다.Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 52 by the instruction from the user interface 51 and executed in the controller 50, so that the MLD device 80 is controlled under the control of the controller 50. Desired processing is performed.

다음에, 도 5 내지 도 7을 참조하면서, MLD 장치(80)에 있어서, 상술한 레지스트 패턴(104a)의 트리밍, 산화실리콘막(105)의 퇴적 및 웨이퍼(W)의 가열을 행하는 수순에 대해 설명한다.Next, referring to FIG. 5 to FIG. 7, in the MLD apparatus 80, the procedures for trimming the resist pattern 104a described above, depositing the silicon oxide film 105, and heating the wafer W are performed. Explain.

(트리밍)(Trimming)

예를 들어, 50 내지 100매의 웨이퍼(W)(예를 들어, 직경 300㎜를 갖는 실리콘 웨이퍼)가 탑재된 웨이퍼 보트(5)를 처리 용기(1) 내에 하단부 개구부로부터 반입한 후, 이 하단부 개구부를 덮개부(9)로 봉한다. 처리 용기(1) 내를 N2 가스로 퍼지한 후, 산소 함유 가스 공급 기구(14)로부터 산소 함유 가스 분산 노즐(19)을 통해 처리 용기(1) 내로, 예를 들어 O2 가스를 공급하는 동시에, 가스 출구(39)를 통해 도시하지 않은 진공 배기 기구에 의해 처리 용기(1) 내를 배기하여, 처리 용기(1) 내를 소정의 프로세스 압력으로 유지한다(도 7의 시점 T1). 또한, 필요에 따라서, 웨이퍼 보트(5)를 회전시킨다.For example, the wafer boat 5 on which 50 to 100 wafers W (for example, a silicon wafer having a diameter of 300 mm) is mounted is loaded into the processing container 1 from the lower end opening, and then the lower end The opening is sealed with the lid 9. After purging the inside of the processing container 1 with N 2 gas, the O 2 gas, for example, is supplied from the oxygen-containing gas supply mechanism 14 into the processing container 1 through the oxygen-containing gas dispersion nozzle 19. At the same time, the inside of the processing container 1 is exhausted by the vacuum exhaust mechanism not shown through the gas outlet 39, and the inside of the processing container 1 is maintained at a predetermined process pressure (point T1 in FIG. 7). Moreover, the wafer boat 5 is rotated as needed.

계속해서, 플라즈마 생성 기구(30)의 고주파 전원(35)으로부터 플라즈마 전극(33)으로 고주파 전력을 공급하여, 웨이퍼(W) 상에 형성되는 레지스트 패턴(104a)의 트리밍을 개시한다(도 7의 시점 T2). 고주파 전력의 공급에 의해, 플라즈마 구획벽(32) 내에 있어서 산소 플라즈마가 착화된다. 산소 플라즈마 중에서 여기되는 산소 라디칼 등은 웨이퍼 보트(5)를 향해 흐르고, 이에 의해, 웨이퍼 보트(5)에 보유 지지되는 웨이퍼(W)가 산소 라디칼에 노출된다. 그렇게 하면, 이때 웨이퍼(W)의 표면에 노출되어 있는 레지스트 패턴(104a)이 산소 라디칼에 의해 탄화되고, 레지스트 패턴(104a)이 트리밍되어, 레지스트 패턴(104b)이 얻어진다.Subsequently, high frequency power is supplied from the high frequency power supply 35 of the plasma generating mechanism 30 to the plasma electrode 33 to start trimming of the resist pattern 104a formed on the wafer W (Fig. 7). Time point T2). By the supply of high frequency power, the oxygen plasma is ignited in the plasma partition wall 32. Oxygen radicals and the like excited in the oxygen plasma flow toward the wafer boat 5, whereby the wafer W held in the wafer boat 5 is exposed to the oxygen radicals. Then, at this time, the resist pattern 104a exposed to the surface of the wafer W is carbonized by oxygen radicals, the resist pattern 104a is trimmed, and the resist pattern 104b is obtained.

이 트리밍의 조건을 예시하면, 산소 함유 가스(O2 가스)의 유량은 웨이퍼 보트(5)에 탑재되는 웨이퍼(W)의 매수에 따라서도 다르지만 100 내지 20000mL/min(sccm)이고, 처리 용기(1) 내의 압력은 13.3 내지 665㎩이고, 고주파 전원(35)의 주파수는 13.56㎒이고, 고주파 전력은 5 내지 1000W이고, 트리밍 시간은 1 내지 7200초이다. 또한, 산소 함유 가스로서는, O2 가스 외에, NO 가스, N2O 가스, H2O 가스, O3 가스를 사용하면 좋다. 또한, 트리밍 중의 웨이퍼(W)의 온도는 실온 내지 300℃이면 좋지만, 이하에 설명하는 바와 같이, 계속해서 행해지는 산화실리콘막(105)이 상온에서 퇴적되므로, 상온이면 바람직하다. 온도 조정에 필요로 하는 시간을 생략할 수 있어, 처리량을 높게 할 수 있기 때문이다.Illustrating this trimming condition, the flow rate of the oxygen-containing gas (O 2 gas) is 100 to 20000 mL / min (sccm), depending on the number of wafers W mounted on the wafer boat 5, and the processing container ( The pressure in 1) is 13.3 to 665 Hz, the frequency of the high frequency power supply 35 is 13.56 MHz, the high frequency power is 5 to 1000 W, and the trimming time is 1 to 7200 seconds. As the oxygen-containing gas, in addition to O 2 gas, NO gas, N 2 O gas, H 2 O gas, and O 3 gas may be used. In addition, although the temperature of the wafer W during trimming may be room temperature to 300 degreeC, as described below, since the silicon oxide film 105 performed continuously is deposited at normal temperature, it is preferable at normal temperature. This is because the time required for temperature adjustment can be omitted and the throughput can be increased.

[산화실리콘막(105)의 퇴적][Deposition of Silicon Oxide Film 105]

다음에, 레지스트 패턴(104a)의 트리밍에 이어서 MLD 장치(80)에 있어서 행해지는 산화실리콘막(105)의 퇴적에 대해 도 5로부터 도 7까지를 참조하면서 설명한다.Next, the deposition of the silicon oxide film 105 performed in the MLD apparatus 80 following the trimming of the resist pattern 104a will be described with reference to FIGS. 5 to 7.

우선, 플라즈마 전극(33)(도 5 및 도 6)으로의 고주파 전력의 공급을 정지한 후(시점 T3), 퍼지 가스 공급 기구(16)의 퍼지 가스 공급원(23)으로부터 퍼지 가스 배관(24) 및 퍼지 가스 노즐(25)을 통해 퍼지 가스(N2 가스)를 공급함으로써, 트리밍에 이용한 O2 가스를 처리 용기(1)로부터 퍼지한다. 이때의 퍼지 가스 유량은, 예를 들어 0.1 내지 10000mL/min(sccm)이면 좋고, 퍼지 시간은 1 내지 7200초이면 좋다.First, after the supply of the high frequency electric power to the plasma electrode 33 (FIGS. 5 and 6) is stopped (time T3), the purge gas piping 24 is removed from the purge gas supply source 23 of the purge gas supply mechanism 16. And the purge gas (N 2 gas) is supplied through the purge gas nozzle 25 to purge the O 2 gas used for trimming from the processing container 1. The purge gas flow rate at this time may be 0.1 to 10000 mL / min (sccm), for example, and the purge time may be 1 to 7200 seconds.

이어서 처리 용기(1) 내를 소정의 프로세스 압력으로 유지하는 동시에, 웨이퍼(W)의 온도를 상온으로 유지하고, 웨이퍼 보트(5)를 회전시켜, 성막 처리를 개시한다(시점 T4).Subsequently, while maintaining the inside of the processing container 1 at a predetermined process pressure, the temperature of the wafer W is maintained at room temperature, the wafer boat 5 is rotated, and a film forming process is started (time T4).

도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는 유기 실리콘을 포함하는 Si 소스 가스를 처리 용기(1) 내에 흘려 Si 소스를 웨이퍼(W)에 흡착시키는 공정(SSi)와, 처리 용기(1) 내의 Si 소스 가스를 N2 가스로 퍼지하는 공정(PSi)과, 산소 함유 가스를 여기시킴으로써 생성된 산소 라디칼에 웨이퍼(W)를 노출시킴으로써, 웨이퍼(W)에 흡착한 Si 소스 가스를 산화시키는 공정(So)과, 처리 용기(1) 내의 산소 라디칼이나 산소 가스를 N2 가스로 퍼지하는 공정(Po)을 갖는 사이클이 반복된다. 이에 의해, Si 소스 가스와 산소 라디칼이 처리 용기(1) 내의 기상 중에 있어서 반응하지 않고, 웨이퍼(W) 상에 분자층 레벨에서 흡착한 Si 소스 가스가 산소 라디칼에 의해(웨이퍼 온도가 상온이라도) 산화되고, 산화실리콘막(105)이 웨이퍼(W) 상에 형성된다. 또한, 1사이클마다 1분자층(또는 수분자층)의 산화실리콘층이 퇴적될 수 있으므로, 사이클수에 따라서 산화실리콘막(105)의 두께(D)를 제어할 수 있다.As shown in FIG. 7, in this embodiment, the process (SSi) which makes Si source adsorb | suck to the wafer W by flowing Si source gas containing organic silicon in the processing container 1, and the processing container 1 A step (PSi) of purging the Si source gas therein with N 2 gas and a step of oxidizing the Si source gas adsorbed to the wafer (W) by exposing the wafer (W) to oxygen radicals generated by exciting the oxygen-containing gas. this cycle is repeated and a step (Po) for purging the oxygen radicals and the oxygen gas to the N 2 gas in the (So) and the process vessel (1). As a result, the Si source gas and the oxygen radical do not react in the gas phase in the processing container 1, and the Si source gas adsorbed at the molecular layer level on the wafer W is caused by the oxygen radical (even if the wafer temperature is normal temperature). It is oxidized and the silicon oxide film 105 is formed on the wafer (W). In addition, since the silicon oxide layer of one molecular layer (or water molecule layer) can be deposited every cycle, the thickness D of the silicon oxide film 105 can be controlled according to the number of cycles.

본 실시 형태에 있어서는, 구체적으로는, Si 소스 가스는 BTBAS 가스이고, 그 유량은 10 내지 500mL/min(sccm), BTBAS를 공급하는 공정(SSi)의 소요 시간은 1 내지 600초이면 좋다. 또한, 산소 라디칼을 생성하기 위한 O2 가스의 유량은 100 내지 20000mL/min(sccm), 산소 라디칼에 의해 웨이퍼(W)에 흡착하는 BTBAS 가스를 산화하는 공정(So)의 소요 시간은 1 내지 600초이면 좋다. 또한, 공정(So)에 있어서, 고주파 전원(35)으로부터 플라즈마 전극(33)으로 공급되는 고주파 전력의 주파수는 13.56㎒, 전력은 5 내지 1000W이면 좋다. 또한, 공정(SSi)과 공정(So)에 있어서의 처리 용기(1) 내의 압력은 13.3 내지 665㎩이면 좋다.In this embodiment, specifically, Si source gas is BTBAS gas, the flow volume is 10-500 mL / min (sccm), and the required time of the process (SSi) which supplies BTBAS should just be 1-600 second. In addition, the flow rate of the O 2 gas for generating oxygen radicals is 100 to 20000 mL / min (sccm), and the time required for the step (So) of oxidizing the BTBAS gas adsorbed to the wafer W by the oxygen radicals is 1 to 600. Seconds are fine. In the step (So), the frequency of the high frequency power supplied from the high frequency power supply 35 to the plasma electrode 33 may be 13.56 MHz, and the power may be 5 to 1000W. In addition, the pressure in the process container 1 in a process SSi and a process So should just be 13.3-665 Pa.

또한, 퍼지의 공정(PSi 및 Po)에 있어서는, 퍼지 가스로서의 N2 가스의 유량은 0.1 내지 5000mL/min(sccm), 소요 시간은 1 내지 60초, 처리 용기(1) 내의 압력은 0.133 내지 665㎩이면 좋다.In the purge processes PSi and Po, the flow rate of the N 2 gas as the purge gas is 0.1 to 5000 mL / min (sccm), the required time is 1 to 60 seconds, and the pressure in the processing container 1 is 0.133 to 665. ㎩can be.

산화실리콘막(105)의 두께(D)를 실현하는 사이클수에 도달한 시점에서, 산화실리콘막(105)의 퇴적을 종료시킨다.The deposition of the silicon oxide film 105 is terminated when the number of cycles for achieving the thickness D of the silicon oxide film 105 is reached.

[산화실리콘막(105)의 가열][Heating of Silicon Oxide Film 105]

다음에, 산화실리콘막(105)의 퇴적에 이어서 MLD 장치(80)에 있어서 행해지는 산화실리콘막(105)의 가열에 대해 설명한다.Next, the heating of the silicon oxide film 105 performed in the MLD apparatus 80 following the deposition of the silicon oxide film 105 will be described.

산화실리콘막(105)의 퇴적의 종료 후, 웨이퍼(W)[웨이퍼 보트(5)]를 처리 장치(1) 내에 남긴 채, 퍼지 가스 공급 기구로부터 퍼지 가스 노즐(25)을 통해 N2 가스를 공급함으로써, 처리 용기(1) 내를 퍼지하는 동시에, 처리 용기(1) 내의 압력을, 예를 들어 13.3 내지 10.1×104㎩까지의 압력으로 유지한다. 다음에, 가열 유닛(40)으로의 공급 전력을 개시하여(시점 T5), 웨이퍼 온도를, 예를 들어 150℃로부터 630℃까지의 범위의 소정의 온도로 유지한다. 소정의 온도로 유지한 후, 예를 들어 1 내지 3600초까지의 범위의 소정의 기간 웨이퍼(W)를 가열하면, 웨이퍼(W) 상의 산화실리콘막(105)이 고밀도화된다.After the deposition of the silicon oxide film 105 is finished, the N 2 gas is discharged from the purge gas supply mechanism through the purge gas nozzle 25 while leaving the wafer W (wafer boat 5) in the processing apparatus 1. By supplying, the inside of the processing container 1 is purged and the pressure in the processing container 1 is maintained at a pressure of, for example, 13.3 to 10.1 × 10 4 Pa. Next, the power supply to the heating unit 40 is started (time T5), and the wafer temperature is maintained at a predetermined temperature in the range of, for example, 150 ° C to 630 ° C. After the wafer W is heated at a predetermined temperature, for example, for a predetermined period ranging from 1 to 3600 seconds, the silicon oxide film 105 on the wafer W is densified.

이 후, 가열 유닛(40)으로의 전력 공급을 정지하여 산화실리콘막(105)의 가열을 종료하고(시점 T6), 웨이퍼 보트(5)를 처리 용기(1)로부터 반출함으로써 웨이퍼(W)를 취출한다.Thereafter, the power supply to the heating unit 40 is stopped, the heating of the silicon oxide film 105 is finished (time T6), and the wafer W 5 is taken out of the processing container 1 to carry out the wafer W. Take out.

이상과 같이, MLD 장치(80)에 따르면, 레지스트 패턴(104a)의 트리밍[레지스트 패턴(104b)의 형성], 산화실리콘막(105)의 퇴적 및 산화실리콘막(105)의 가열을 연속해서 행할 수 있으므로, 각 처리 장치 사이에서의 웨이퍼(W)의 반입출에 수반하는 웨이퍼의 오염의 우려가 없다. 또한, 웨이퍼(W)의 반입출에 필요로 하는 시간을 절약할 수 있으므로, 처리량을 높게 할 수 있다.As described above, according to the MLD apparatus 80, the trimming of the resist pattern 104a (formation of the resist pattern 104b), the deposition of the silicon oxide film 105, and the heating of the silicon oxide film 105 can be performed continuously. As a result, there is no fear of contamination of the wafer accompanying the loading and unloading of the wafer W between the respective processing apparatuses. In addition, since the time required for carrying in and out of the wafer W can be saved, the throughput can be increased.

(제2 실시 형태)(2nd embodiment)

다음에, 도 8로부터 도 10까지를 참조하면서, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법은, 도 8에 도시한 바와 같이 스텝 S801로부터 S810까지를 포함한다.Next, the fine pattern formation method by 2nd Embodiment of this invention is demonstrated, referring FIG. The fine pattern formation method by this embodiment includes step S801 thru | or S810 as shown in FIG.

도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 우선 박막(102)이 웨이퍼(W) 상에 형성되고(도 8의 S801), 박막(102) 상에 유기막(103)이 형성된다(S802). 박막(102)은, 예를 들어 아몰퍼스 실리콘, 폴리 실리콘 등에 의해 형성되고, 본 실시 형태에 있어서는, 나중에 패턴화되는 패턴화 대상막이다. 또한, 다른 실시 형태에서는, 박막(102)은 패턴화된 후에, 웨이퍼(W)를 에칭하는 마스크로서 이용되어도 좋다. 박막(102)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 20 내지 200㎚로 할 수 있다.As shown in FIG. 9A, first, a thin film 102 is formed on the wafer W (S801 in FIG. 8), and an organic film 103 is formed on the thin film 102 (S802). . The thin film 102 is formed of, for example, amorphous silicon, polysilicon, or the like, and is a patterning target film that is later patterned in the present embodiment. In another embodiment, the thin film 102 may be used as a mask for etching the wafer W after being patterned. The thickness of the thin film 102 is not particularly limited, and may be, for example, 20 to 200 nm.

유기막(103)은 나중에 패턴화되어, 박막(102)을 패턴화하기 위한 마스크로서 이용된다. 유기막(103)은, 본 실시 형태에 있어서는 유기막(103) 상에 형성되는 레지스트막(104)을 노광할 때에 레지스트막(104) 내에서 발생하는 노광광의 다중 반사를 방지하는 반사 방지막(BARC:Bottom Anti-Reflecting Coating)이다. 유기막(103)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 150 내지 300㎚이면 좋다.The organic film 103 is later patterned and used as a mask for patterning the thin film 102. The organic film 103 is an antireflection film BARC that prevents multiple reflection of exposure light generated in the resist film 104 when the resist film 104 formed on the organic film 103 is exposed in the present embodiment. : Bottom Anti-Reflecting Coating. The thickness of the organic film 103 is not specifically limited, For example, what is necessary is just 150-300 nm.

도 9의 (b)를 참조하면, 유기막(103) 상에 레지스트막(104)이 형성되어 있다(스텝 S803). 레지스트막(104)은, 본 실시 형태에 있어서는 ArF 레지스트로 형성되어 있다. 레지스트막(104)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 50 내지 200㎚이면 좋다.Referring to FIG. 9B, a resist film 104 is formed on the organic film 103 (step S803). The resist film 104 is formed of an ArF resist in this embodiment. The thickness of the resist film 104 is not particularly limited, and may be, for example, 50 to 200 nm.

다음에, 레지스트막(104)은 소정의 포토마스크를 사용한 포토리소그래피에 의해 패턴화되고, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴(104a)이 형성된다(스텝 S804). 레지스트 패턴(104a)의 라인 폭(LL4) 및 스페이스 폭(SS4)은, 본 실시 형태에서는 모두, 예를 들어 60㎚이다.Next, the resist film 104 is patterned by photolithography using a predetermined photomask, and a resist pattern 104a is formed as shown in Fig. 9C (step S804). The line width LL4 and the space width SS4 of the resist pattern 104a are all 60 nm, for example in this embodiment.

계속해서, 도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(104a)이 트리밍(또는 슬리밍)되고, 트리밍된 레지스트 패턴(104b)이 얻어진다(스텝 S805). 트리밍의 결과, 레지스트 패턴(104b)의 라인 폭(LL1)은 레지스트 패턴(104a)의 라인 폭(LL4)(예를 들어, 60㎚)보다 좁은, 예를 들어 30㎚이고, 레지스트 패턴(104b)의 스페이스 폭(SS1)은 레지스트 패턴(104a)의 스페이스 폭(SS4)(예를 들어, 60㎚)보다 넓은, 예를 들어 90㎚이다. 트리밍은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 레지스트 패턴(104a)이 형성된 웨이퍼(W)를 오존 가스에 노출시키거나, 산소 함유 가스를 여기함으로써 얻어지는 산소 라디칼에 노출시킴으로써 행해진다. 이때의 웨이퍼(W)의 온도는 실온 내지 100℃이면 좋다.Subsequently, as shown in Fig. 9D, the resist pattern 104a is trimmed (or slimmed) to obtain a trimmed resist pattern 104b (step S805). As a result of trimming, the line width LL1 of the resist pattern 104b is narrower, for example 30 nm, than the line width LL4 (for example 60 nm) of the resist pattern 104a, and the resist pattern 104b The space width SS1 of is larger than the space width SS4 (for example, 60 nm) of the resist pattern 104a, for example, 90 nm. The trimming is not particularly limited, but is performed by exposing the wafer W on which the resist pattern 104a is formed to ozone gas or to oxygen radicals obtained by exciting the oxygen-containing gas. The temperature of the wafer W at this time may be room temperature to 100 degreeC.

도 10의 (e)를 참조하면, 레지스트 패턴(104b)의 스페이스에 노출되는 유기막(103) 상에 레지스트 패턴(104b)을 덮도록 산화실리콘막(105)이 퇴적되어 있다(스텝 S806). 산화실리콘막(105)의 퇴적은 상온 분위기 하에 있어서, 바람직하게는 분자층 퇴적(MLD)법에 의해 행해진다. MLD법에 따르면, 하지층의 형상을 반영한(컨포멀한) 퇴적이 가능하다. 이로 인해, 레지스트 패턴(104b)의 측면에는 이 측면과 대략 평행한 퇴적면을 갖는 산화실리콘막(105)을 퇴적시킬 수 있고, 또한 유기막(103) 상에 있어서의 두께를 D1로 하면, 레지스트 패턴(104b)의 상면 및 측면에 있어서의 두께도 대략 D1로 된다. 여기서, 두께(D1)는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 15㎚로 할 수 있다.Referring to FIG. 10E, a silicon oxide film 105 is deposited on the organic film 103 exposed to the space of the resist pattern 104b so as to cover the resist pattern 104b (step S806). The silicon oxide film 105 is deposited in a normal temperature atmosphere, preferably by a molecular layer deposition (MLD) method. According to the MLD method, deposition (conformal) reflecting the shape of the underlying layer is possible. For this reason, the silicon oxide film 105 which has a deposition surface substantially parallel to this side surface can be deposited on the side surface of the resist pattern 104b, and when the thickness on the organic film 103 is set to D1, The thicknesses on the top and side surfaces of the pattern 104b are also approximately D1. Here, thickness D1 is not specifically limited, For example, it can be 15 nm.

다음에, 도 10의 (f)에 도시한 바와 같이, 산화실리콘막(105) 상에 질화실리콘막(110)이 퇴적된다. 이때의 웨이퍼(W)의 온도는, 예를 들어 300 내지 630℃의 범위의 온도이면 좋고, 바람직하게는 300 내지 400℃까지의 범위의 온도이면 좋고, 예를 들어 약 300℃이면 더욱 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 질화실리콘(110)의 두께는 하지층의 산화실리콘막(105)의 두께(D1)와의 합계가 두께(D)(30㎚)로 되도록 조정된다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 산화실리콘막(105)의 두께와 질화실리콘막(110)의 두께의 비는 1:1이다.Next, as shown in FIG. 10F, a silicon nitride film 110 is deposited on the silicon oxide film 105. The temperature of the wafer W at this time should just be the temperature of the range of 300-630 degreeC, for example, It should just be the temperature of the range of 300-400 degreeC, for example, it is more preferable if it is about 300 degreeC. In addition, in this embodiment, the thickness of the silicon nitride 110 is adjusted so that the sum total with the thickness D1 of the silicon oxide film 105 of the underlying layer may be the thickness D (30 nm). That is, in this embodiment, the ratio of the thickness of the silicon oxide film 105 and the thickness of the silicon nitride film 110 is 1: 1.

또한, 질화실리콘막(110)의 퇴적에도 MLD 장치(80)를 이용할 수 있다. 이에 따르면, 질화실리콘막(110)도 분자층 성장에 의해 컨포멀한 형상을 가질 수 있고, 나중의 에치백에 의해 형성되는 측벽부(105a)의 측면을 유기막(103)의 상면에 대해 직립시킬 수 있다. 또한, 상온에서의 산화실리콘막(105)의 퇴적 후, 웨이퍼(W)[웨이퍼 보트(5)]를 반출하는 일 없이, 웨이퍼(W)의 온도를 조정하고, 계속해서 질화실리콘막(110)을 퇴적할 수 있다. 이 경우, 질화실리콘의 퇴적을 위한 Si 소스 가스로서, 산화실리콘막(105)의 퇴적에 사용한 BTBAS 가스를 사용할 수 있고, 웨이퍼(W) 상의 산화실리콘막(105)에 흡착한 BTBAS 가스를 질화하는 질화 가스로서, 암모니아(NH3)나 히드라진(N2H2) 등을 사용할 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시하는 MLD 장치(80)를 사용하는 경우에는, 산소 함유 가스 공급 기구(14)와 동일한 구성을 갖는 질화 가스 공급 기구를 추가할 필요가 있는 것은 물론이다.In addition, the MLD apparatus 80 can also be used for depositing the silicon nitride film 110. According to this, the silicon nitride film 110 may also have a conformal shape due to molecular layer growth, and the side surface of the sidewall portion 105a formed by the later etch back is upright with respect to the upper surface of the organic film 103. You can. In addition, after deposition of the silicon oxide film 105 at room temperature, the temperature of the wafer W is adjusted without carrying out the wafer W (wafer boat 5), and then the silicon nitride film 110 is continued. Can be deposited. In this case, the BTBAS gas used for the deposition of the silicon oxide film 105 can be used as the Si source gas for the deposition of the silicon nitride, and the BTBAS gas adsorbed to the silicon oxide film 105 on the wafer W is nitrided. As the nitriding gas, ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 2 ), or the like can be used. In addition, when using the MLD apparatus 80 shown in FIG. 5 and FIG. 6, it goes without saying that it is necessary to add the nitriding gas supply mechanism which has the same structure as the oxygen containing gas supply mechanism 14. As shown in FIG.

다음에, 도 10의 (g)에 도시한 바와 같이, 산화실리콘막(105)과 질화실리콘막(110)의 2층 막을 에치백하고, 레지스트 패턴(104b) 및 유기막(103) 상의 2층 막을 제거하면, 레지스트 패턴(104b)과, 산화실리콘막(105)에 유래되는 측벽부(105a) 및 질화실리콘막(110)에 유래되는 측벽부(110a)를 포함하는 제3 패턴(106)이 얻어진다. 상술한 바와 같이, 산화실리콘막(105) 및 질화실리콘막(110)의 합계의 두께가 D이므로, 제3 패턴(106)의 라인 폭(LL3)(또는 스페이스 폭SS3)은 제1 실시 형태에 있어서의 제3 패턴(106)의 라인 폭(LL3)[또는 스페이스 폭(SS3)]과 동등해진다.Next, as shown in FIG. 10G, the two-layer film of the silicon oxide film 105 and the silicon nitride film 110 is etched back, and the two layers on the resist pattern 104b and the organic film 103 are etched back. When the film is removed, the third pattern 106 including the resist pattern 104b and the sidewall portion 105a derived from the silicon oxide film 105 and the sidewall portion 110a derived from the silicon nitride film 110 is formed. Obtained. As described above, since the total thickness of the silicon oxide film 105 and the silicon nitride film 110 is D, the line width LL3 (or the space width SS3) of the third pattern 106 is determined by the first embodiment. It becomes equal to the line width LL3 (or the space width SS3) of the third pattern 106 in FIG.

계속해서, 제1 실시 형태에 있어서 설명한 방법과 동일한 방법으로 레지스트 패턴(104b)을 제거하고, 이에 의해 유기막(103) 상에 남은 측벽부(105a, 110a)에 의해 유기막(103)을 에칭하면, 도 10의 (h)에 도시한 바와 같이, 에칭 마스크(107)가 얻어진다. 또한, 설명의 편의상, 이하의 설명에 있어서는, 측벽부(105a, 110a)를 구별하는 일 없이 측벽부(115)라고 칭한다.Subsequently, the resist pattern 104b is removed in the same manner as the method described in the first embodiment, whereby the organic film 103 is etched by the sidewall portions 105a and 110a remaining on the organic film 103. Then, as shown in Fig. 10H, an etching mask 107 is obtained. In addition, for convenience of description, in the following description, it is called the side wall part 115, without distinguishing the side wall parts 105a and 110a.

본 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법에 있어서는, 에칭 마스크로서 이용되는 측벽부(115)가, 레지스트 패턴(104)을 덮도록 퇴적되는 산화실리콘막(105)과, 이 위에 퇴적되는 질화실리콘막(110)으로 형성된다. 레지스트 패턴(104) 상에 상온에서 퇴적되는 산화실리콘막(105)의 상에 질화실리콘막(110)이 퇴적되므로, 산화실리콘과 질화실리콘의 열팽창 계수의 차이에 따라서, 산화실리콘막(105)에는 이차원적인 인장 응력이 가해지게 된다. 이로 인해, 측벽부(115)가 기울어지는 것을 억제할 수 있다. 즉, 측벽부(115)의 형성을 위한 기초(토대)로서 레지스트 패턴(105a)을 사용하는 것이 가능해진다.In the method for forming a fine pattern according to the present embodiment, the sidewall portion 115 used as the etching mask includes the silicon oxide film 105 deposited so as to cover the resist pattern 104 and the silicon nitride film deposited thereon ( 110). Since the silicon nitride film 110 is deposited on the silicon oxide film 105 deposited at room temperature on the resist pattern 104, the silicon oxide film 105 is formed in accordance with the difference in the coefficient of thermal expansion of silicon oxide and silicon nitride. Two-dimensional tensile stress is applied. For this reason, it can suppress that the side wall part 115 inclines. That is, it becomes possible to use the resist pattern 105a as a foundation (base) for the formation of the side wall portion 115.

또한, 상온에서 퇴적된 산화실리콘막(105) 상에 고온에서 질화실리콘막(110)을 퇴적하므로, 산화실리콘막(105)에 대해 실질적으로 가열 처리가 행해지게 된다. 이로 인해, 가열 처리에 의한 고밀도화에 수반하는 인장 응력에 추가하여, 질화실리콘막(110)에 의한 인장 응력이 산화실리콘막(105)에 가해지게 된다. 따라서, 에치백에 의해 측벽부(115)를 형성한 후, 레지스트 패턴(104b)을 제거해도, 측벽부(115)가 기울어지는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.In addition, since the silicon nitride film 110 is deposited at a high temperature on the silicon oxide film 105 deposited at room temperature, the silicon oxide film 105 is subjected to substantially heat treatment. For this reason, in addition to the tensile stress accompanying the high density by heat processing, the tensile stress by the silicon nitride film 110 is applied to the silicon oxide film 105. Therefore, even after removing the resist pattern 104b after forming the side wall portion 115 by the etch back, it is possible to more reliably suppress the inclination of the side wall portion 115.

계속해서, 본 발명의 실시 형태의 효과를 확인하기 위해 행한 실험과 그 결과에 대해 설명한다. 이 실험에 있어서는, 범용되고 있는 박막 스트레스 측정 장치를 사용하여 산화실리콘막에 가해지는 인장 응력을 측정하였다. 처음에, 이 측정에 사용한 측정 장치의 개략 및 측정 원리에 대해 설명한다.Next, the experiment and the result which were performed in order to confirm the effect of embodiment of this invention are demonstrated. In this experiment, the tensile stress applied to the silicon oxide film was measured using a general-purpose thin film stress measuring device. First, the outline of the measuring device used for this measurement and a measuring principle are demonstrated.

도 11은 응력의 측정에 사용한 측정 장치의 개략도이다. 도시한 바와 같이, 측정 장치(70)는 웨이퍼(W)가 적재되는 스테이지(S)와, 스테이지(S) 상에 적재되는 웨이퍼(W)에 레이저광(L)을 조사하는 레이저 소자(LD)와, 레이저 소자(LD)로부터의 레이저광(L)을 반사하여 웨이퍼(W)의 표면에 조사하는 미러(M)와, 웨이퍼(W)의 표면에서 반사된 레이저광(L)을 검출하는 검출기(PD)를 포함하고 있다. 또한, 측정 장치(70)에는 레이저 소자(LD), 미러(M) 및 검출기(PD) 등을 제어하는 동시에, 미러(M) 및 검출기(PD)의 웨이퍼(W)에 대한 위치로부터 하기의 반사각(θ)을 구하는 제어부(도시하지 않음)가 포함된다. 미러(M)는 제어부로부터의 지시 신호에 의해, 웨이퍼(W)의 표면의 대략 전체면에 대해 수직 방향으로부터 레이저광(L)을 조사할 수 있도록 이동할 수 있고, 또한 웨이퍼(W)에 대한 각도가 조정되도록 구성되어 있다. 또한, 검출기(PD)는 미러(M)의 이동과 더불어 이동할 수 있고, 이에 의해, 웨이퍼(W)로부터의 반사 레이저광(L)을 검출할 수 있다.It is a schematic diagram of the measuring apparatus used for the measurement of a stress. As shown in the drawing, the measuring device 70 includes a stage S on which a wafer W is loaded, and a laser element LD that irradiates a laser light L onto a wafer W loaded on a stage S. And a mirror M for reflecting the laser light L from the laser element LD and irradiating the surface of the wafer W, and a detector for detecting the laser light L reflected from the surface of the wafer W. (PD). In addition, the measuring device 70 controls the laser element LD, the mirror M, the detector PD, and the like, and simultaneously reflects the following reflection angles from the positions of the mirror M and the detector PD with respect to the wafer W. A control unit (not shown) for obtaining (θ) is included. The mirror M can be moved so as to irradiate the laser light L from a direction perpendicular to an approximately entire surface of the surface of the wafer W by an instruction signal from the controller, and also to the angle with respect to the wafer W. Is configured to be adjusted. In addition, the detector PD can move with the movement of the mirror M, whereby the reflected laser light L from the wafer W can be detected.

미러(M)를 이동시키면서 웨이퍼(W)로부터의 반사 레이저광(L)을 검출기(PD)에 의해 검출하면, 각 측정점에 있어서의 레이저광(L)의 반사각(θ)을 구할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 평균 곡률(R)이 구해진다. 이와 같이 하여, 산화실리콘막(105)의 퇴적 후의 웨이퍼(W)의 평균 곡률(Rb)과, 산화실리콘막(105)의 가열 후[또는 질화실리콘막(110)의 퇴적 후]의 웨이퍼(W)의 평균 곡률(Ra)을 구하면, 이하의 관계식 1로부터 산화실리콘막(105)에 가해지는 응력(σ)을 계산할 수 있다.When the reflection laser light L from the wafer W is detected by the detector PD while moving the mirror M, the reflection angle θ of the laser light L at each measurement point can be obtained. Thereby, the average curvature R of the wafer W is calculated | required. In this manner, the average curvature Rb of the wafer W after deposition of the silicon oxide film 105 and the wafer W after heating (or after deposition of the silicon nitride film 110) of the silicon oxide film 105. When the average curvature Ra of?) Is obtained, the stress? Applied to the silicon oxide film 105 can be calculated from the following relational formula (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,here,

Ew:웨이퍼(W)의 탄성률E w : Elastic modulus of the wafer (W)

νw:웨이퍼(W)의 포와송비ν w : Poisson's ratio of wafer (W)

tw:웨이퍼(W)의 두께t w : thickness of wafer (W)

tf:산화실리콘막(105)의 두께t f : thickness of the silicon oxide film 105

다음에, 도 12를 참조하면서, 가열 처리 공정[도 1의 스텝 S107, 도 3의 (f)]에 의해, 상온에서 퇴적된 산화실리콘막(105)에 가해지게 된 인장 응력의 열처리 온도 의존성에 대해 설명한다.Next, referring to FIG. 12, the heat treatment temperature dependence of the tensile stress applied to the silicon oxide film 105 deposited at normal temperature by the heat treatment process (step S107 in FIG. 1, FIG. 3 (f)). Explain.

우선, 직경 300㎜를 갖는 베어 웨이퍼를 3매 준비하고, 이들 위에 상온에서 17.5㎚의 막 두께를 갖는 산화실리콘막을 퇴적하였다. 이때, 실리콘 원료 가스의 공급량 등의 퇴적 조건은 3매의 웨이퍼에 대해 동일하게 하였다. 다음에, 이들 3매 중 1매의 웨이퍼를 약 300℃에서 가열 처리하고, 다른 1매의 웨이퍼를 약 450℃에서 가열 처리하고, 나머지 1매의 웨이퍼를 약 630℃에서 가열 처리하였다. 또한, 가열 처리의 전후에서, 상술한 바와 같이 웨이퍼의 휨을 측정하고, 상기한 수학식 1에 기초하여, 산화실리콘막에 가해지게 된 인장 응력을 산출하였다. 또한, 산화실리콘막의 상온에서의 퇴적의 전후에 있어서, 웨이퍼의 휨을 측정하여, 산화실리콘막의 퇴적에 의해 웨이퍼에 발생한 인장 응력을 구하였다.First, three bare wafers having a diameter of 300 mm were prepared, and a silicon oxide film having a film thickness of 17.5 nm was deposited thereon at room temperature. At this time, deposition conditions such as the supply amount of the silicon raw material gas were the same for the three wafers. Next, one of these three wafers was heat treated at about 300 ° C, the other wafer was heat treated at about 450 ° C, and the remaining one wafer was heat treated at about 630 ° C. In addition, before and after the heat treatment, the warpage of the wafer was measured as described above, and the tensile stress applied to the silicon oxide film was calculated based on the above equation (1). In addition, before and after deposition at room temperature of the silicon oxide film, the warpage of the wafer was measured to determine the tensile stress generated on the wafer due to the deposition of the silicon oxide film.

도 12를 참조하면, 산화실리콘막의 퇴적 후에는 인장 응력은 거의 가해져 있지 않았지만(좌측 단부란 참조), 가열 처리 후에는 비교적 큰 인장 응력이 가해지는 것을 알 수 있다. 또한, 가열 처리 온도를 약 300℃, 약 450℃ 및 약 630℃로 높게 하는 것에 따라서, 산화실리콘막에 가해지는 인장 응력이 커지는 것을 알 수 있다. 이는, 가열 처리의 온도가 높아지는 동시에, 상온에서 퇴적된 산화실리콘막 중의 수분이나 불순물 등이 방출되어, 보다 치밀화되기 때문이라고 생각할 수 있다.Referring to Fig. 12, it is understood that a tensile stress was hardly applied after the silicon oxide film was deposited (see the left end column), but a relatively large tensile stress was applied after the heat treatment. Moreover, it turns out that the tensile stress applied to a silicon oxide film becomes large by raising heat processing temperature to about 300 degreeC, about 450 degreeC, and about 630 degreeC. This is considered to be because the temperature of the heat treatment increases, and moisture, impurities, and the like in the silicon oxide film deposited at room temperature are released, thereby making it more compact.

다음에, 도 13을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 효과를 확인하기 위해 행한 실험의 결과에 대해 설명한다. 도 13은 실험에 의해 얻은 시료를 주사형 현미경(SEM)에 의해 관찰한 관찰 결과를 모식적으로 도시하고 있다.Next, with reference to FIG. 13, the result of the experiment performed in order to confirm the effect of 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 13: shows typically the observation result which observed the sample obtained by experiment with the scanning microscope (SEM).

도 13에 있어서, 「가열 처리 없음」으로 나타내는 상부의 행은 좌측으로부터, 레지스트 패턴(104b)을 덮도록 상온에서 산화실리콘막(105)(두께 17.5㎚)을 퇴적한 후의 단면, 가열 처리를 행하지 않고 산화실리콘막(105)을 에치백한 후의 단면 및 레지스트 패턴(104b)을 제거한 후의 단면을 모식적으로 도시하고 있다. 즉, 도 1에 있어서의 스텝 S106, S108 및 S109를 순차적으로 행하였을 때의 각 스텝의 나중의 단면을 도시하고 있고, 가열 처리(스텝 S107)를 행하지 않은 비교예에 상당한다.In FIG. 13, the upper row indicated by "no heat treatment" does not perform cross-section and heat treatment after depositing the silicon oxide film 105 (thickness 17.5 nm) at room temperature so as to cover the resist pattern 104b from the left side. The cross section after the silicon oxide film 105 is etched back and the cross section after removing the resist pattern 104b are schematically shown. That is, the later cross section of each step when step S106, S108, and S109 in FIG. 1 is performed sequentially is shown, and it corresponds to the comparative example which did not perform heat processing (step S107).

「가열 처리 있음」으로 나타내는 중앙의 행은 좌측으로부터, 레지스트 패턴(104b)을 덮도록 상온에서 산화실리콘막(105)을 퇴적하고, 가열 처리를 행한 후의 단면, 가열 처리 후에 산화실리콘막(105)을 에치백한 후의 단면 및 레지스트 패턴(104b)을 제거한 후의 단면을 모식적으로 도시하고 있다. 즉, 도 1에 있어서의 스텝 S106, S107, S108 및 S109를 순차적으로 행하였을 때의 스텝 S107, S108 및 S109의 각 스텝 후의 단면을 도시하고 있고, 제1 실시 형태에 상당한다.In the center row indicated by " with heating treatment, " the silicon oxide film 105 is deposited from the left side at a room temperature so as to cover the resist pattern 104b, and the cross section after the heat treatment and the heat treatment are performed. The cross section after etching back and the cross section after removing the resist pattern 104b are typically shown. That is, the cross section after each step of step S107, S108, and S109 when step S106, S107, S108, and S109 in FIG. 1 is performed sequentially is shown, and corresponds to 1st Embodiment.

「SiN막 퇴적」으로 나타내는 하부의 행은, 좌측으로부터, 레지스트 패턴(104b)을 덮도록 상온에서 산화실리콘막(105)을 퇴적하고, 이 산화실리콘막(105) 상에 질화실리콘막(110)을 퇴적한 후의 단면, 질화실리콘막(110) 및 산화실리콘막(105)을 에치백한 후의 단면 및 레지스트 패턴(104b)을 제거한 후의 단면을 모식적으로 도시하고 있다. 즉, 도 8에 있어서의 스텝 S807, S808 및 S809를 순차적으로 행하였을 때의 각 스텝 후의 단면을 도시하고 있고, 제2 실시 형태에 상당한다.The lower row indicated as "SiN film deposition" deposits the silicon oxide film 105 at room temperature so as to cover the resist pattern 104b from the left side, and the silicon nitride film 110 on the silicon oxide film 105. The cross section after depositing, the cross section after etching back the silicon nitride film 110, and the silicon oxide film 105, and the cross section after removing the resist pattern 104b are typically shown. That is, the cross section after each step when step S807, S808, and S809 in FIG. 8 is performed sequentially is shown, and corresponds to 2nd Embodiment.

도 13을 참조하면, 가열 처리를 행하지 않은 경우에는, 에치백 후에, 하나의 레지스트 패턴(104b)의 양측의 측벽부(105a)가 서로 기울어져, 레지스트 패턴(104b)과 양측의 측벽부(105a)가 전체적으로 사다리꼴 형상의 단면을 갖고 있다.Referring to FIG. 13, when the heat treatment is not performed, after the etch back, the side wall portions 105a on both sides of one resist pattern 104b are inclined to each other, and the resist pattern 104b and the side wall portions 105a on both sides are etched. ) Has a trapezoidal cross section as a whole.

한편, 「가열 처리 있음」의 경우에는, 에치백 후에 있어서 2개의 측벽부(105a)의 기울기가 억제되어 있고, 그로 인해, 이들 사이의 레지스트 패턴(104b)을 제거한 후에 있어서, 측벽부(105a)의 선단부가 약간 내측으로 만곡되어 있지만, 2개의 측벽부(105a)의 간격은 「가열 처리 없음」의 경우에 있어서의 간격에 비해 넓게 되어 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시 형태에 따르면, 레지스트 패턴(104b)을 기초(토대)로 하여 측벽부(105a)를 형성한 경우라도, 측벽부(105a)의 기울기가 억제되는 것을 알 수 있다. 따라서, 균일한 라인 폭과 스페이스 폭을 갖는 패턴을 형성하는 것이 가능해진다.On the other hand, in the case of "with heating treatment", the inclination of the two side wall portions 105a is suppressed after the etch back, and therefore, after removing the resist pattern 104b therebetween, the side wall portions 105a are removed. Although the front end part is bent inward slightly, the space | interval of two side wall part 105a becomes wider than the space | interval in the case of "no heating process." That is, according to the first embodiment of the present invention, even when the sidewall portion 105a is formed based on the resist pattern 104b, the inclination of the sidewall portion 105a is suppressed. Therefore, it becomes possible to form a pattern having a uniform line width and a space width.

또한, 「SiN막 퇴적」의 경우에는, 2개의 측벽부(105a)는 거의 직립하고, 선단부에 있어서의 만곡도 보이지 않는다. 이것으로부터 제2 실시 형태의 효과가 이해된다.In the case of " SiN film deposition ", the two side wall portions 105a are almost upright, and no curvature at the tip portion is also seen. From this, the effect of 2nd Embodiment is understood.

다음에, 본 발명의 실시 형태의 효과를 다시 확인하기 위해 다시 행한 실험의 결과에 대해 설명한다.Next, the result of the experiment which was performed again in order to confirm the effect of embodiment of this invention again is demonstrated.

도 14는 질화실리콘막에 가해지는 인장 응력의 퇴적 온도 의존성을 나타내는 그래프이다. 이 실험에서는 상술한 측정 장치(70)(도 11)를 사용하여, 베어 웨이퍼 상에 질화실리콘막을 퇴적하는 전후에 있어서 웨이퍼의 휨을 측정하고, 수학식 1에 기초하여, 퇴적된 질화실리콘막 중에 작용하는 인장 응력을 구하였다. 또한, 질화실리콘막의 막 두께는 약 5㎚로 하였다.14 is a graph showing the deposition temperature dependency of the tensile stress applied to the silicon nitride film. In this experiment, the warpage of the wafer was measured before and after the silicon nitride film was deposited on the bare wafer using the above-described measuring device 70 (Fig. 11), and it acts in the deposited silicon nitride film based on Equation (1). Tensile stress was calculated | required. In addition, the film thickness of the silicon nitride film was about 5 nm.

이 그래프에 나타낸 바와 같이, 약 450℃ 내지 약 520℃까지의 범위의 퇴적 온도에서 질화실리콘막을 퇴적한 경우, 그 질화실리콘막에는 약 1.5㎬이라고 하는 비교적 큰 인장 응력이 작용하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 퇴적 온도가 400℃ 및 550℃ 정도라도 약 1.2㎬이라고 하는 인장 응력이 작용하고 있다. 즉, 이와 같은 온도 범위에서 질화실리콘막을 퇴적함으로써, 측벽부(115)의 기울기가 보다 억제되는 것이 기대된다.As shown in this graph, when the silicon nitride film was deposited at a deposition temperature ranging from about 450 ° C to about 520 ° C, it can be seen that a relatively large tensile stress of about 1.5 kPa is applied to the silicon nitride film. . Further, even when the deposition temperature is about 400 ° C and 550 ° C, a tensile stress of about 1.2 kPa acts. That is, it is expected that the inclination of the sidewall portion 115 is further suppressed by depositing the silicon nitride film in such a temperature range.

도 15는 레지스트 패턴(104b)[도 10의 (g)]을 제거한 후의 측벽부(115)의 개구 폭(CD)의 측정 결과를 나타낸다. 여기서, Top CD는 측벽부(115)의 개구의 상단부에 있어서의 개구 폭을 나타내고, Bottom CD는 측벽부(115)의 개구의 하단부에 있어서의 개구 폭(하지층에 따른 폭)을 나타내고 있다. 또한, 도 3의 (g)에 있어서의 레지스트 패턴(104b)을 제거한 후의 측벽부(105b)의 개구 폭도 더불어 도시하였다(도 15의 「산화실리콘막+가열 처리」를 참조). 또한, 상온에서 퇴적된 산화실리콘막(105)[도 10의 (e)]의 막 두께는 약 10㎚이고, 질화실리콘막(110)[도 10의 (f)]의 막 두께는 약 5㎚이다.FIG. 15 shows the measurement result of the opening width CD of the side wall portion 115 after removing the resist pattern 104b (FIG. 10G). Here, Top CD represents the opening width in the upper end part of the opening of the side wall part 115, and Bottom CD represents the opening width in the lower end part of the opening of the side wall part 115 (width along an underlying layer). In addition, the opening width of the side wall portion 105b after removing the resist pattern 104b in Fig. 3G is also shown (see "Silicone Oxide Film + Heating Treatment" in Fig. 15). The film thickness of the silicon oxide film 105 (FIG. 10E) deposited at room temperature is about 10 nm, and the film thickness of the silicon nitride film 110 (FIG. 10F) is about 5 nm. to be.

도 15를 참조하면, 상온에서 퇴적된 산화실리콘막(105) 상에 퇴적 온도 400℃에서 질화실리콘막(110)을 퇴적한 경우에는, 측벽부(115)의 개구는 상단부에 있어서도 하단부에 있어서도 약 23㎚와 대략 동등한 값으로 되었다. 이 결과는, 측벽부(115)가 기울어지는 일 없이 대략 직립되어 있는 것을 나타내고 있다고 할 수 있다. 한편, 퇴적 온도 630℃에서 질화실리콘막(110)을 퇴적한 경우에는, 측벽부(115)의 개구는 상단부에 있어서 약 22㎚이고, 하단부에 있어서 약 16㎚였다. 퇴적 온도 630℃의 경우라도, 측벽부(115)의 기울기는 충분히 저감되어 있지만, 퇴적 온도 400℃의 경우의 쪽이 보다 바람직한 결과로 되었다. 이는, 도 14에 도시한 바와 같이 퇴적 온도 400℃에서 퇴적된 질화실리콘막에 작용하는 인장 응력이, 퇴적 온도 630℃에서 퇴적된 질화실리콘막에 작용하는 인장 응력보다도 크기 때문이라고 생각할 수 있다.Referring to FIG. 15, when the silicon nitride film 110 is deposited at a deposition temperature of 400 ° C. on the silicon oxide film 105 deposited at room temperature, the opening of the sidewall portion 115 is approximately at the upper end and at the lower end. It became the value substantially equivalent to 23 nm. This result shows that the side wall part 115 is standing upright substantially without inclination. On the other hand, when the silicon nitride film 110 was deposited at the deposition temperature of 630 ° C., the opening of the sidewall portion 115 was about 22 nm at the upper end and about 16 nm at the lower end. Even in the case of the deposition temperature of 630 ° C, the inclination of the side wall portion 115 is sufficiently reduced, but the result of the deposition temperature of 400 ° C is more preferable. This is considered to be because the tensile stress acting on the silicon nitride film deposited at the deposition temperature of 400 ° C is larger than the tensile stress acting on the silicon nitride film deposited at the deposition temperature of 630 ° C.

또한, 질화실리콘막(110)을 퇴적시키지 않고, 산화실리콘막(105)을 상온에서 퇴적시켜, 가열 처리만을 행한 경우에도, 측벽부(105a)[도 3의 (h)]의 기울기는 충분히 억제되어 있다. 또한, 질화실리콘막(110)을 퇴적했을 때에는 퇴적 온도까지 승온하는 동안에, 산화실리콘막(105)은 실질적으로 가열 처리되어 있다.Further, even when the silicon oxide film 105 is deposited at room temperature without depositing the silicon nitride film 110, the inclination of the sidewall portion 105a (Fig. 3 (h)) is sufficiently suppressed. It is. When the silicon nitride film 110 is deposited, the silicon oxide film 105 is substantially heated while the temperature is raised to the deposition temperature.

또한, 산화실리콘막(105)의 막 두께와, 질화실리콘막(110)의 막 두께의 비에 관한 검토를 행하였으므로, 그 결과를 도 16에 나타낸다. 산화실리콘막(105)의 상온 퇴적과 가열 처리를 행한 경우, 산화실리콘막(105)의 막 두께에 관계없이, 측벽부(105a)의 개구 폭은 상단부에 있어서 좁다고 하는 결과로 되었다. 한편, 질화실리콘막(110)을 퇴적한 경우(퇴적 온도 400℃)에는, 측벽부(115)의 개구 폭은 질화실리콘막(110)의 산화실리콘막(105)에 대한 상대 막 두께에 의존하는 것을 알 수 있었다. 실험의 결과에서는, 질화실리콘막(110)의 막 두께가 5㎚인 경우에 있어서, 산화실리콘막(105)의 막 두께가 20㎚일 때에는 측벽부(115)의 개구 폭은 상단부에 있어서 좁게 되어 있지만, 질화실리콘막(110)의 막 두께가 5㎚일 때에는[질화실리콘막(110)이 상대적으로 두꺼울 때에는], 상단부에 있어서도 하단부에 있어서도 대략 등등하게, 측벽부(115)가 직립되어 있다고 할 수 있다.Moreover, since the ratio regarding the film thickness of the silicon oxide film 105 and the film thickness of the silicon nitride film 110 was examined, the result is shown in FIG. When room temperature deposition and heat treatment of the silicon oxide film 105 were performed, the opening width of the side wall portion 105a was narrow at the upper end regardless of the film thickness of the silicon oxide film 105. On the other hand, in the case where the silicon nitride film 110 is deposited (deposit temperature 400 ° C.), the opening width of the sidewall portion 115 depends on the relative film thickness of the silicon nitride film 110 with respect to the silicon oxide film 105. I could see that. As a result of the experiment, when the thickness of the silicon nitride film 110 is 5 nm, when the thickness of the silicon oxide film 105 is 20 nm, the opening width of the side wall portion 115 becomes narrow at the upper end portion. However, when the thickness of the silicon nitride film 110 is 5 nm (when the silicon nitride film 110 is relatively thick), the side wall portion 115 is substantially upright, even at the upper end and at the lower end. Can be.

이상, 몇 개의 실시 형태 및 실험 결과를 참조하면서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태 등으로 한정되지 않고, 첨부한 특허청구의 범위의 기재에 비추어, 다양하게 변형 및 변경이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated referring some embodiment and the experiment result, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the light of description of an attached claim, various deformation | transformation and change are possible. .

예를 들어, Si 소스 가스로서는, 1분자 내에 2개의 아미노기를 갖는 아미노실란 가스를 사용할 수 있다. 이와 같은 아미노실란 가스에는 BTBAS 가스, 비스디에틸아미노실란(BDBAS), 비스디메틸아미노실란(BDMAS) 가스가 있다. 또한, Si 소스 가스로서, 1분자 내에 3개 이상의 아미노기를 갖는 아미노실란 가스[예를 들어, 트리스디메틸아미노실란(3DMAS)]나, 1분자 내에 1개의 아미노기를 갖는 아미노실란 가스를 사용하는 것도 가능하다.For example, as a Si source gas, the aminosilane gas which has two amino groups in 1 molecule can be used. Such aminosilane gas includes BTBAS gas, bisdiethylaminosilane (BDBAS), and bisdimethylaminosilane (BDMAS) gas. As the Si source gas, it is also possible to use an aminosilane gas having three or more amino groups in one molecule (for example, trisdimethylaminosilane (3DMAS)) or an aminosilane gas having one amino group in one molecule. Do.

또한, 산화실리콘막이나 질화실리콘막의 분자층 성막을 위한 원료 가스로서, 디클로로실란(DCS), 헥사클로로디실란(HCD), 테트라에톡시실란(TEOS) 등을 이용해도 좋다.Dichlorosilane (DCS), hexachlorodisilane (HCD), tetraethoxysilane (TEOS), or the like may be used as a source gas for forming a molecular layer of a silicon oxide film or a silicon nitride film.

또한, 웨이퍼(W)는 반도체의 베어 웨이퍼만을 나타내는 것은 아니고, 반도체 소자나 집적 회로 패턴을 제조하는 과정에 있어서, 다양한 도전 패턴 및 절연층 등이 형성된 반도체 웨이퍼라도 좋다.In addition, the wafer W may not only represent a bare wafer of semiconductor but may be a semiconductor wafer in which various conductive patterns, insulating layers, etc. are formed in the process of manufacturing a semiconductor element or an integrated circuit pattern.

또한, 상기한 라인 폭이나 스페이스 폭은 일례에 지나지 않고, 본 발명의 실시 형태에 의한 미세 패턴 형성 방법에 의해 웨이퍼(W) 내부 또는 상부에 제조하는 반도체 디바이스나 집적 회로에 더불어 적절하게 결정해도 되고, 또한 패턴도 적절하게 결정해도 되는 것은 물론이다.Note that the above-described line width and space width are merely examples, and may be appropriately determined in addition to the semiconductor device or integrated circuit fabricated inside or on the wafer W by the fine pattern forming method according to the embodiment of the present invention. It goes without saying that the pattern may also be appropriately determined.

W : 웨이퍼
102 : 박막
103 : 유기막(반사 방지막)
104 : 레지스트막
104a, 104b : 레지스트 패턴
105 : 산화실리콘막
105a : 측벽부
107 : 에칭 마스크
110 : 질화실리콘막
80 : MLD 장치
W: Wafer
102: thin film
103: organic film (reflective film)
104: resist film
104a, 104b: resist pattern
105: silicon oxide film
105a: side wall portion
107: etching mask
110: silicon nitride film
80: MLD device

Claims (6)

기판 상에 형성된 에칭 대상층 상에 유기막을 형성하는 유기막 형성 스텝과,
상기 유기막 상에 레지스트막을 형성하여, 상기 레지스트막을 패터닝하는 패터닝 스텝과,
상기 패터닝된 레지스트막으로부터 노출되는 상기 유기막과, 상기 패터닝된 레지스트막을 덮도록 산화실리콘막을 상온에서 퇴적하는 제1 퇴적 스텝과,
상기 산화실리콘이 퇴적된 상기 기판을 가열하여 상기 산화실리콘막에 인장 응력을 발생시키는 처리 스텝과,
상기 패터닝된 레지스트막의 측벽에 상기 산화실리콘막이 남도록 당해 산화실리콘막을 에칭하는 제1 에칭 스텝과,
상기 패터닝된 레지스트막을 제거하는 제거 스텝을 포함하는, 미세 패턴의 형성 방법.
An organic film forming step of forming an organic film on the etching target layer formed on the substrate,
A patterning step of forming a resist film on the organic film to pattern the resist film;
A first deposition step of depositing a silicon oxide film at room temperature so as to cover the organic film exposed from the patterned resist film and the patterned resist film;
A processing step of heating the substrate on which the silicon oxide is deposited to generate a tensile stress in the silicon oxide film;
A first etching step of etching the silicon oxide film so that the silicon oxide film remains on sidewalls of the patterned resist film;
And a removing step of removing the patterned resist film.
제1항에 있어서, 상기 처리 스텝에 있어서 가열된 상기 산화실리콘막 상에 질화실리콘막을 퇴적하는 제2 퇴적 스텝을 더 포함하는, 미세 패턴의 형성 방법.The method of forming a fine pattern according to claim 1, further comprising a second deposition step of depositing a silicon nitride film on the silicon oxide film heated in the processing step. 제1항에 있어서, 상기 제거 스텝 후에, 상기 유기막 상에 남은 상기 산화실리콘막을 사용하여 상기 에칭 대상층을 에칭하는 제2 에칭 스텝을 더 포함하는, 미세 패턴의 형성 방법.The method of forming a fine pattern according to claim 1, further comprising a second etching step of etching the etching target layer using the silicon oxide film remaining on the organic film after the removing step. 제3항에 있어서, 상기 제2 에칭 스텝에 있어서 에칭된 상기 에칭 대상층을 에칭 마스크로 하여 상기 기판을 에칭하는 제1 기판 에칭 스텝을 더 포함하는, 미세 패턴의 형성 방법.The method of forming a fine pattern according to claim 3, further comprising a first substrate etching step of etching the substrate using the etching target layer etched in the second etching step as an etching mask. 제2항에 있어서, 상기 제거 스텝 후에, 상기 유기막 상에 남은 상기 산화실리콘막 및 상기 질화실리콘막을 사용하여 상기 에칭 대상층을 에칭하는 제3 에칭 스텝을 더 포함하는, 미세 패턴의 형성 방법.The fine pattern forming method according to claim 2, further comprising a third etching step of etching the etching target layer using the silicon oxide film and the silicon nitride film remaining on the organic film after the removing step. 제5항에 있어서, 상기 제3 에칭 스텝에 있어서 에칭된 상기 에칭 대상층을 에칭 마스크로 하여 상기 기판을 에칭하는 제2 기판 에칭 스텝을 더 포함하는, 미세 패턴의 형성 방법.The method of forming a fine pattern according to claim 5, further comprising a second substrate etching step of etching the substrate using the etching target layer etched in the third etching step as an etching mask.
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