KR20200135204A - 하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200135204A
KR20200135204A KR1020200060316A KR20200060316A KR20200135204A KR 20200135204 A KR20200135204 A KR 20200135204A KR 1020200060316 A KR1020200060316 A KR 1020200060316A KR 20200060316 A KR20200060316 A KR 20200060316A KR 20200135204 A KR20200135204 A KR 20200135204A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
hard mask
substrate
stress
orientation
Prior art date
Application number
KR1020200060316A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102364839B1 (ko
Inventor
츠요시 모리야
다다히로 이시자카
요시노리 모리사다
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20200135204A publication Critical patent/KR20200135204A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102364839B1 publication Critical patent/KR102364839B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C23C16/16—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal carbonyl compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/343—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one DLC or an amorphous carbon based layer, the layer being doped or not
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/44—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by a measurable physical property of the alternating layer or system, e.g. thickness, density, hardness
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02115—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material being carbon, e.g. alpha-C, diamond or hydrogen doped carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • H01L21/3081—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31127—Etching organic layers
    • H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
    • H01L21/31138—Etching organic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32139—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer using masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은, 응력 조정된 하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다. 기판에 형성된 대상 막 상에 형성되는 하드 마스크이며, 제1 배향의 응력을 갖는 제1막과, 상기 제1 배향과는 역배향인 제2 배향의 응력을 갖는 제2막이 하나 이상 교대로 적층된, 하드 마스크.

Description

하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{HARD MASK, SUBSTRATE PROCESSING METHOD, AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 에칭 마스크로서 카본을 포함하는 하드 마스크를 사용하는 것이 알려져 있다.
특허문헌 1에는, 기판의 처리면 상에 디바이스층을 퇴적시키는 것과, 디바이스층 상에 나노 결정 다이아몬드층을 퇴적시키는 것과, 나노 결정 다이아몬드층을 패터닝해서 에칭하는 것과, 디바이스층을 에칭해서 채널을 형성하는 것과, 나노 결정 다이아몬드층을 애싱하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2017-224823호 공보
일 측면에서는, 본 개시는, 응력 조정된 하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 일 양태에 의하면, 기판에 형성된 대상 막 상에 형성되는 하드 마스크이며, 제1 배향의 응력을 갖는 제1막과, 상기 제1 배향과는 역배향인 제2 배향의 응력을 갖는 제2막이 하나 이상 교대로 적층된, 하드 마스크가 제공된다.
일 측면에 의하면, 응력 조정된 하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 일례를 도시하는 구성 모식도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 하드 마스크 형성 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 일 실시 형태에 따른 전구체 증발 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 일 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 동작의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 각 공정에서의 기판의 단면 모식도이다.
도 6은 일 실시 형태에 따른 하드 마스크 형성 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 하드 마스크 형성 시의 각 공정에서의 기판의 단면 모식도이다.
도 8은 참고예에 관한 하드 마스크를 형성한 기판의 단면 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 각 도면에서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
<기판 처리 시스템>
본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(100)에 대해서, 도 1을 사용해서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(100)의 일례를 도시하는 구성 모식도이다.
기판 처리 시스템(100)은, 하드 마스크 형성 장치(101)와, 패턴 형성 장치(102)와, 에칭 장치(103)와, 애싱 장치(104)와, 반송 장치(105 내지 107)과, 제어 장치(108)를 구비하고 있다.
하드 마스크 형성 장치(101)는, 기판(W)의 처리면에 형성된 대상 막(210)(후술하는 도 5의 (a) 참조) 상에 하드 마스크(220)(후술하는 도 5의 (b) 참조)를 형성하는 장치이다. 또한, 하드 마스크 형성 장치(101)의 상세는 후술한다.
패턴 형성 장치(102)는, 하드 마스크(220)에 패턴(230)(후술하는 도 5의 (c) 참조)을 형성하는 장치이다. 부언하면, 패턴 형성 장치(102)는, 예를 들어 하드 마스크(220) 상에 포토레지스트층(도시하지 않음)을 성막하는 공정, 포토레지스트층에 패턴을 현상하는 리소그래피 공정, 패턴이 형성된 포토레지스트 층을 통하여 하드 마스크(220)를 에칭해서 하드 마스크(220)에 패턴(230)을 형성하는 공정을 실행 가능하게 구성되어 있다. 여기서, 이들 공정을 실행하는 장치는, 공지된 장치를 사용할 수 있고, 상세한 설명은 생략한다.
에칭 장치(103)는, 패턴(230)이 형성된 하드 마스크(220)를 통해서, 대상 막(210)을 에칭하여, 대상 막(210)에 트렌치, 채널, 홀 등의 특징 구조(240)를 형성하는 장치이다. 여기서, 에칭 장치(103)는, 공지된 장치를 사용할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 에칭은, 웨트 프로세스에서 행하여져도 되고, 드라이 프로세스에서 행하여져도 되며, 한정되는 것은 아니다.
애싱 장치(104)는, 기판(W)으로부터 하드 마스크(220)를 애싱에 의해 제거하는 장치이다. 또한, 애싱 장치(104)는, 예를 들어 산소 플라스마에 의해 하드 마스크(220)를 애싱하는 장치를 사용할 수 있다. 여기서, 애싱 장치(104)는, 공지된 장치를 사용할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
반송 장치(105)는, 하드 마스크 형성 장치(101)와 패턴 형성 장치(102)의 사이에서 기판(W) 또는 기판(W)을 수용한 캐리어를 반송한다. 반송 장치(106)는, 패턴 형성 장치(102)와 에칭 장치(103)의 사이에서 기판(W) 또는 기판(W)을 수용한 캐리어를 반송한다. 반송 장치(107)는, 에칭 장치(103)와 애싱 장치(104)의 사이에서 기판(W) 또는 기판(W)을 수용한 캐리어를 반송한다.
제어 장치(108)는, 이들 각 구성 장치를 제어함으로써, 기판 처리 시스템(100)에 의한 처리 전체를 제어한다. 제어 장치(108)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 갖고 있다. CPU는, RAM 등의 기억 영역에 저장된 레시피에 따라서, 원하는 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 각종 가스 유량, 압력(가스의 배기) 등이 설정되어 있다.
<하드 마스크 형성 장치>
이어서, 하드 마스크 형성 장치(101)에 대해서, 도 2 및 도 3을 사용해서 설명한다. 도 2는, 본 실시 형태에 따른 하드 마스크 형성 장치(101)의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 하드 마스크 형성 장치(101)에 의해 형성되는 하드 마스크(220)(후술하는 도 5의 (b) 참조)는, 제1막(221)과 제2막(222)이 하나 이상 교대로 적층된 적층막으로서 구성되어 있다. 하드 마스크 형성 장치(101)는, 제1막(221)의 원료 가스를 공급하는 제1 가스 공급계(11)와, 제2막(222)의 원료 가스를 공급하는 제2 가스 공급계(12)를 갖고 있다. 하드 마스크 형성 장치(101)는, 예를 들어 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치이며, 원료 가스를 바꾸면서 성막함으로써, 제1막(221)과 제2막(222)이 하나 이상 교대로 적층된 하드 마스크(220)를 형성한다. 제1 가스 공급계(11)는, 원료 가스 공급원(11S)과, 밸브(11V)를 갖고 있다. 제2 가스 공급계(12)는, 원료 가스 공급원(전구체 증발 장치)(12S)과, 밸브(12V)를 갖고 있다. 밸브(11V, 12V)의 개폐를 제어함으로써, 처리 공간(26)에 공급되는 원료 가스를 바꿀 수 있다.
하드 마스크 형성 장치(101)는, 통체 형상의 처리 용기(20)를 갖고 있다. 처리 용기(20)는, 내경이 크게 이루어진 상부실과, 그것보다도 내경이 작게 이루어진 하부실을 갖고, 이 하부실 내가 배기 공간(21)으로서 형성되어 있다. 배기 공간(21)을 구획하는 하부 측벽에는, 배기구(22)가 형성되어 있다. 배기구(22)에는, 처리 용기(20) 내의 분위기를 배기하기 위한 배기계(15)가 접속되어 있다. 배기계(15)는, 진공 펌프 등을 갖고, 처리 용기(20) 내의 압력을 미리 정해진 압력으로 제어할 수 있다.
처리 용기(20)의 측벽에는, 기판(W)을 반출입하는 개구(23)가 형성되어 있다. 또한, 개구(23)에는, 이것을 기밀하게 개폐하기 위한 게이트 밸브(24)가 마련되어 있다.
처리 용기(20)의 측벽이나 천장부에는, 각각 히터(25A, 25B)가 마련되어 있다. 히터(25A, 25B)는, 처리 용기(20)의 측벽이나 천장부를 가열해서 미리 정해진 온도로 유지함으로써, 원료 가스가 고화나 액화하는 것을 방지한다.
또한, 처리 용기(20)의 상부실 내에는, 피처리체인 기판(W)을 적재해서 보유 지지하는 적재대(30)가 마련되어 있다. 기판(W)은, 적재대(30)의 상면에 적재된다. 적재대(30)의 하면은, 지주(31)의 상단부와 고정되어 있다. 지주(31)는, 배기 공간(21)을 구획하는 저부를 관통해서 상하 방향으로 연장되어 있다. 지주(31)는 도시하지 않은 액추에이터에 의해 승강한다. 이에 의해, 적재대(30)를 승강 가능하게 하여, 적재대(30)를 상하 방향의 임의의 위치에 정지시킬 수 있다. 또한, 지주(31)가 처리 용기(20)를 관통하는 관통부에는, 신축 가능하게 이루어진 금속제의 벨로우즈(32)가 마련되어 있어, 처리 용기(20) 내의 기밀성을 유지하면서 적재대(30)의 승강을 허용한다.
적재대(30)의 상부측에는, 가열 히터(33)가 마련되어 있다. 가열 히터(33)는, 적재대(30)를 가열함으로써, 적재대(30)에 적재된 기판(W)을 가열한다. 또한, 적재대(30)의 하부측에는, 적재대(30)의 하부나 측부를 냉각해서 온도 조정하는 냉각수 등의 냉매를 흘리기 위한 냉매 통로(34)가 마련되어 있다.
또한, 적재대(30)의 주변부에는, 복수(도 2에서는 2개만 도시함)의 핀 삽입 관통 구멍(35)이 마련되어 있다. 핀 삽입 관통 구멍(35)에는, 리프터 핀(36)이 삽입 관통된다. 리프터 핀(36)의 하단부는, 승강 암(37)에 지지된다. 승강 암(37)은 승강 로드(38)와 고정되어 있다. 승강 로드(38)는, 처리 용기(20)의 저부를 관통해서 상하 방향으로 연장되어 있다. 승강 로드(38)는, 도시하지 않은 액추에이터에 의해 승강한다. 이에 의해, 리프터 핀(36)을 승강 가능하게 한다. 예를 들어, 적재대(30)를 하방으로 강하시킨 상태에서, 리프터 핀(36)을 적재대(30)로부터 돌출시킴으로써, 리프터 핀(36)이 기판(W)을 지지하여, 적재대(30)의 상면으로부터 기판(W)을 들어 올릴 수 있다. 또한, 리프터 핀(36)이 기판(W)을 지지한 상태에서, 리프터 핀(36)을 하강시킴으로써, 기판(W)을 적재대(30)의 상면에 적재할 수 있다. 또한, 승강 로드(38)가 처리 용기(20)를 관통하는 관통부에는, 신축 가능하게 이루어진 금속제의 벨로우즈(39)가 마련되어 있어, 처리 용기(20) 내의 기밀성을 유지하면서 리프터 핀(36)의 승강을 허용한다.
적재대(30)의 상면 외주부에는, 기판(W)의 베벨부에 막이 부착되는 것을 방지하기 위해서, 커버링(40)이 마련되어 있다.
또한, 처리 용기(20)의 천장부에는, 적재대(30)에 대향시켜 필요한 가스를 도입하기 위한 가스 도입부(50)가 마련된다. 구체적으로는, 가스 도입부(50)는, 샤워 헤드(51)에 의해 구성되어 있다. 샤워 헤드(51)의 하면에는, 적재대(30) 상의 기판(W)에 대향시켜, 복수의 가스 도입구(52A)가 형성되어 있다. 또한, 가스 도입구(52A)가 형성된 영역을 둘러싸도록 해서 가스 도입구(52B)가 형성되어 있다. 샤워 헤드(51) 내는, 2개의 공간으로 칸막이되도록 구획되어 있어, 확산실(53A, 53B)이 구획 형성되어 있다. 확산실(53A)은 가스 도입구(52A)와 연통한다. 확산실(53B)은 가스 도입구(52B)와 연통한다. 처리 용기(20)의 천장부에는, 확산 실(53A)과 연통하는 가스 도입구(54A)와, 확산실(53B)과 연통하는 가스 도입구(54B)가 형성되어 있다. 가스 도입구(54A)는, 제1 가스 공급계(11)와 접속된다. 가스 도입구(54B)는, 제2 가스 공급계(12)와 접속된다.
샤워 헤드(51)의 측벽 부분을 하측 방향으로 더 연장시키도록 해서 링 형상으로 형성된 내부 구획벽(55)이 마련되어 있다. 내부 구획벽(55)은, 적재대(30)의 상방의 처리 공간(26)의 주위를 둘러싸도록 해서 마련되어 있고, 그 하단부를 적재대(30)에 접근시키고 있다. 그리고, 내부 구획벽(55)의 하단부와 적재대(30)의 주연부의 사이에서 배기용 가스 출구(27)를 형성하고 있다. 가스 출구(27)는, 적재대(30)의 둘레 방향을 따라 환형으로 형성되게 되어, 이 가스 출구(27)로부터 처리 공간(26)의 분위기가 기판(W)의 외주측으로부터 균등하게 배기되도록 되어 있다.
밸브(11V)를 개방함으로써, 원료 가스 공급원(11S)의 원료 가스가, 가스 도입구(54A), 확산실(53A)을 통해서, 가스 도입구(52A)로부터 처리 공간(26)에 도입된다. 마찬가지로, 밸브(12V)를 개방함으로써, 원료 가스 공급원(12S)의 원료 가스가, 가스 도입구(54B), 확산실(53B)을 통해서, 가스 도입구(52B)로부터 처리 공간(26)에 도입된다. 그 후, 처리 공간(26)의 분위기는, 가스 출구(27), 배기 공간(21), 배기구(22)를 통해서, 배기계(15)에 배기된다.
적재대(30)는, 하부 전극 플레이트(41)를 갖고, 적재대(30)는, 기판(W)의 하부에 마련되는 하부 전극이 된다. 또한, 샤워 헤드(51)는, 기판(W)의 상부에 마련되는 상부 전극이 된다.
기판 처리 시스템(100)은, 제1 고주파 전원(61) 및 제2 고주파 전원(62)을 구비하고 있다. 제1 고주파 전원(61)은, 제1 고주파 전력을 발생하는 전원이다. 제1 고주파 전력은, 플라스마의 생성에 적합한 주파수를 갖는다. 제1 고주파 전력의 주파수는, 예를 들어 12.88MHz 내지 220MHz의 범위 내의 주파수이다. 제1 고주파 전원(61)은, 정합기(63)를 통해서 하부 전극에 접속되어 있다. 정합기(63)는, 제1 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극측)의 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖는다. 여기서, 제1 고주파 전원(61)은 정합기(63)를 통해서, 상부 전극에 접속되어 있어도 된다. 제1 고주파 전원(61)은, 일례인 플라스마 생성부를 구성하고 있다.
제2 고주파 전원(62)은, 제2 고주파 전력을 발생하는 전원이다. 제2 고주파 전력은, 제1 고주파 전력의 주파수보다도 낮은 주파수를 갖는다. 제1 고주파 전력과 함께 제2 고주파 전력이 사용되는 경우에는, 제2 고주파 전력은 기판(W)에 이온을 인입하기 위한 바이어스용 고주파 전력으로서 사용된다. 제2 고주파 전력의 주파수는, 예를 들어 400kHz 내지 13.56MHz의 범위 내의 주파수이다. 제2 고주파 전원(62)은 정합기(64)를 통해서 하부 전극에 접속되어 있다. 정합기(64)는, 제2 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극측)의 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖는다. 제2 고주파 전원(62)은, 일례인 플라스마 생성부를 구성하고 있다.
가스가, 가스 도입부(50)로부터 처리 공간(26)에 도입되어, 플라스마를 생성한다. 또한, 제1 고주파 전력 및/또는 제2 고주파 전력이 공급됨으로써, 상부 전극과 하부 전극의 사이에서 고주파 전계가 생성된다. 생성된 고주파 전계가 플라스마를 생성한다.
장치 제어부(90)는, 밸브(11V, 12V), 배기계(15)의 진공 펌프, 게이트 밸브(24), 히터(25A, 25B), 가열 히터(33), 지주(31)의 액추에이터, 승강 로드(38)의 액추에이터 등을 제어함으로써, 하드 마스크 형성 장치(101)에 의한 처리 전체를 제어한다. 장치 제어부(90)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(ReadOnly Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 갖고 있다. 장치 제어부(90)는, 제어 장치(108)의 명령에 기초하여, 원하는 처리를 실행한다.
여기서, 제1막(221)은, 예를 들어 카본 막이며, 제1 가스 공급계(11)가 공급하는 원료 가스로서, 탄소 함유 가스(예를 들어, CH4, C2H2, C2H4, C3H6 등)를 사용할 수 있다. 또한, 제2막(222)은, 예를 들어 Ru막이며, 제2 가스 공급계(12)가 공급하는 원료 가스로서, Ru 함유 가스(예를 들어, Ru3(CO)12 등)를 사용할 수 있다. 여기서, 제2막(222)의 전구체인 Ru3(CO)12는 상온에서 고체의 물질이며, 원료 가스 공급원(12S)은 Ru3(CO)12를 가스화해서 가스 도입구(54B)에 공급한다.
도 3은, 원료 가스 공급원(전구체 증발 장치)(12S)의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
전구체 증발 장치(12S)는, 외벽(71a)과 저부(71b)를 갖는 용기(71)를 갖는다. 또한, 전구체 증발 장치(12S)는, 용기(71)에 밀폐 접합되도록 구성된 덮개(72)를 갖는다. 덮개(72)는 출구(72a)를 갖는다. 출구(72a)는, 가스 도입구(54B)(도 2 참조)와 접속된다.
용기(71)의 내부에는, 베이스 트레이(73) 및 상부 트레이(74)를 갖는다. 베이스 트레이(73)는, 원판 형상의 저판(73a)과, 저판(73a)의 외주를 따라 형성된 외벽(73b)을 갖고, 외벽(73b)의 내측에서 고체의 전구체(80)를 보유 지지한다. 상부 트레이(74)는, 천공 원판 형상의 저판(74a)과, 저판(74a)의 외주를 따라 형성된 외벽(74b)과, 저판(74a)의 내주를 따라 형성된 내벽(74c)을 갖고, 외벽(74b)과 내벽(74c)의 사이에서 고체의 전구체(80)를 보유 지지한다. 내벽(74c)의 높이는, 외벽(74b)의 높이보다도 낮게 되어 있다. 베이스 트레이(73)는, 용기(71)의 저부(71b) 상에 마련된다. 베이스 트레이(73)의 외벽(73b)이 상부 트레이(74)의 저판(73a)과 맞닿아, 스택할 수 있게 되어 있다. 또한, 상부 트레이(74)의 외벽(74b)이 다른 상부 트레이(74)의 저판(73a)과 맞닿아, 스택할 수 있게 되어 있다. 이에 의해, 용기(71)의 외벽(71a)과, 스택된 베이스 트레이(73) 및 상부 트레이(74)의 외벽(73b, 74b)의 사이에, 환형 공간(75)이 형성된다. 또한, 스택된 상부 트레이(74)의 내벽(74c)에 의해 기둥형 공간(76)이 형성된다.
베이스 트레이(73)의 외벽(73b)에는, 개구(73d)가 마련되어 있다. 또한, 상부 트레이(74)의 외벽(74b)에는, 개구(74d)가 마련되어 있다. 덮개(72)에는, 환형 공간(75)에 캐리어 가스를 공급하기 위한 개구(72b)가 마련되어 있다.
전구체 증발 장치(12S)는, 도시하지 않은 히터를 구비하고 있어, 베이스 트레이(73) 및 상부 트레이(74)에 보유 지지된 고체의 전구체(80)를 미리 정해진 온도로 가열한다. 이에 의해, 전구체(80)의 기상이 형성된다.
개구(72b)로부터 공급된 캐리어 가스는, 환형 공간(75)에 유입되어, 외벽(73b, 74b)의 개구(73d, 74d)에 유입된다. 전구체(80)의 기상은, 개구(73d, 74d)로부터 기둥형 공간(76)에 흐르는 캐리어 가스에 의해 반송되고, 덮개(72)의 출구(72a)로부터 배기되어, 가스 도입구(54B)(도 2 참조)에 공급된다. 또한, 전구체(80)는, 예를 들어 Ru3(CO)12이다. 캐리어 가스는, 예를 들어 불활성 가스인 Ar 및 Ru3(CO)12의 성막 반응을 억제하는 가스인 CO 가스의 혼합 가스이다. 이와 같이, 전구체 증발 장치(12S)는, Ru3(CO)12를 가스화해서 가스 도입구(54B)에 공급한다.
<기판 처리 시스템(100)의 동작>
이어서, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(100)의 동작의 일례에 대해서, 도 4 및 도 5를 사용해서 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(100)의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 5는, 각 공정에서의 기판(W)의 단면 모식도이다.
먼저, 스텝 S1에서, 제어 장치(108)는 기판(W)을 제공한다. 제어 장치(108)는, 도시하지 않은 반송 장치를 제어하여, 하드 마스크 형성 장치(101)의 적재대(30)에 기판(W)을 적재한다. 반송 장치가 개구(23)로부터 퇴피하면, 제어 장치(108)는 게이트 밸브(24)를 폐쇄한다.
여기서, 적재대(30)에 적재되는 기판(W)의 단면 모식도를 도 5의 (a)에 나타내었다. 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 기판(W)은, Si 기판(200) 상에 대상 막(210)이 형성되어 있다. 대상 막(210)은, 예를 들어 질화 실리콘막(211)과 산화 실리콘막(212)이 교대로 적층된 적층막으로 구성되어 있다. 또한, 도 5의 (a)에서는, 최하층의 막이 질화 실리콘막(211)으로서 도시되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 산화 실리콘막(212)이어도 된다. 또한, 최상층의 막이 질화 실리콘막(211)으로서 도시되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 산화 실리콘막(212)이어도 된다. 또한, 대상 막(210)은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 아몰퍼스 실리콘막, 텅스텐막, 질화티타늄막이어도 되고, 이들에 한정되는 것은 아니다.
스텝 S2에서, 제어 장치(108)는, 하드 마스크 형성 장치(101)를 제어하여, 기판(W)의 대상 막(210) 상에 하드 마스크(220)를 형성한다.
여기서, 하드 마스크(220)가 형성된 기판(W)의 단면 모식도를 도 5의 (b)에 나타내었다. 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 하드 마스크(220)는, 제1 배향의 응력을 갖는 제1막(221)과, 제1 배향과는 역배향인 제2 배향의 응력을 갖는 제2막(222)이 하나 이상 교대로 적층된 적층막으로 구성되어 있다. 또한, 제1막(221) 및 제2막(222)은, 대상 막(210)에 대하여 상대적으로, 에칭의 선택성이 양호한 재료가 사용된다. 즉, 제1막(221) 및 제2막(222)은, 대상 막(210)에 대한 선택비가 1보다도 크다. 이에 의해, 후술하는 에칭(스텝 S4 참조)에 있어서, 애스펙트비가 높은 특징 구조(240)를 형성할 수 있다.
이하의 설명에서, 제1막(221)은 카본 막인 것으로 해서 설명한다. 또한, 카본 막은, 예를 들어 DLC(Diamond Like Carbon)막을 사용할 수 있다. DLC막은, 압축 응력(compressive stress)을 갖고 있다. 또한, 제2막(222)은, Ru막인 것으로 해서 설명한다. Ru막은, 인장 응력(tensile stress)을 갖고 있다.
여기서, 도 6 및 도 7을 사용하여, 스텝 S2에서의 하드 마스크 형성 장치(101)의 동작에 대해서 또한 설명한다. 도 6은, 일 실시 형태에 따른 하드 마스크 형성 장치(101)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 7은, 하드 마스크 형성 시의 각 공정에서의 기판(W)의 단면 모식도이다.
스텝 S21에서, 제어 장치(108)는, 하드 마스크 형성 장치(101)를 제어하여, 플라스마 CVD 프로세스에 의해 기판(W)의 대상 막(210) 상에 제1 막(221)을 성막한다.
제어 장치(108)의 명령에 따라 동작하는 장치 제어부(90)는, 가열 히터(33)를 제어하여, 기판(W)의 온도를 미리 정해진 온도로 한다. 또한, 장치 제어부(90)는, 배기계(15)를 제어하여, 처리 공간(26)을 미리 정해진 압력으로 한다. 또한, 장치 제어부(90)는 밸브(11V)를 개방하여, 처리 공간(26)에 원료 가스를 공급한다. 또한, 장치 제어부(90)는, 플라스마 생성용 제1 고주파 전원(61) 및 바이어스용 제2 고주파 전원(62)을 동작시켜, 플라스마를 생성한다.
또한, 레시피의 일례를 나타낸다.
공급 가스: CH4, C2H2, C2H4, C3H6, H2, Ar, He, O2
캐리어 가스: H2, Ar, He, O2
가스 유량: 2000sccm
적재대 온도: 100℃ 내지 550℃(기판(W): 내지 370℃)
처리 용기 내 압력: 2 내지 500Pa
제1 고주파 전력: 100MHz
제2 고주파 전력: 13.56MHz
이에 의해, 기판(W)에는, 플라스마 CVD 프로세스에 의해 DLC막(제1막(221))이 성막된다. 여기서, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, DLC막(제1막(221))은 압축 응력(도면에서 흑색 화살표로 나타냄)을 갖고 있다.
스텝 S22에서, 제어 장치(108)는, 하드 마스크 형성 장치(101)를 제어하여, 열 CVD 프로세스에 의해 기판(W)의 제1막(221) 상에 제2막(222)을 성막한다.
제어 장치(108)의 명령에 따라 동작하는 장치 제어부(90)는, 가열 히터(33)를 제어하여, 기판(W)의 온도를 미리 정해진 온도로 한다. 또한, 장치 제어부(90)는, 배기계(15)를 제어하여, 처리 공간(26)을 미리 정해진 압력으로 한다. 또한, 장치 제어부(90)는, 밸브(12V)를 개방하여, 처리 공간(26)에 원료 가스를 공급한다.
또한, 레시피의 일례를 나타낸다.
공급 가스: Ru3(CO)12
캐리어 가스: Ar+CO
가스 유량: CO 100sccm
적재대 온도: 150℃
처리 용기 내 압력: 0.01Torr
이에 의해, Ru3(CO)12가 기판(W)의 표면에서 열분해됨으로써, 기판(W)에는 Ru막(제2막(222))이 성막된다. 여기서, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, Ru막(제2막(222))은 인장 응력(도면에서 백색 화살표로 나타냄)을 갖고 있다.
스텝 S23에서, 제어 장치(108)는, 하드 마스크 형성 장치(101)를 제어하여, 기판(W)에 제1막(221)과 제2막(222)의 성막을 반복한다. 미리 정해진 횟수의 적층이 완료되면, 도 6에 도시한 처리를 종료한다.
이와 같이, 응력이 역배향의 제1막(221)과 제2막(222)을 적층해서 하드 마스크(220)를 형성함으로써, 하드 마스크(220)의 응력을 조정할 수 있다. 예를 들어, 하드 마스크(220)의 응력에 의한 기판(W)의 휨이 작아지도록, 하드 마스크(220)의 응력을 조정할 수 있다.
하드 마스크 형성 장치(101)에서의 하드 마스크(220)의 형성이 완료되면, 제어 장치(108)는 반송 장치(105)를 제어하여, 기판(W)을 하드 마스크 형성 장치(101)로부터 패턴 형성 장치(102)에 반송한다.
도 4 및 도 5로 돌아가서, 스텝 S3에서, 제어 장치(108)는, 패턴 형성 장치(102)를 제어하여, 기판(W)의 하드 마스크(220)에 패턴(230)을 형성한다. 먼저, 하드 마스크(220) 상에 포토레지스트층(도시하지 않음)을 성막한다. 여기서, 하드 마스크(220)와 포토레지스트층의 사이에 반사 방지층(도시하지 않음)을 마련해도 된다. 이어서, 포토레지스트층을 목적에 따라 패터닝한다. 포토레지스트를 현상한 후, 패턴의 하방에 노출되어 있는 하드 마스크(220)를 제거한다. 이에 의해, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 하드 마스크(220)에 개구의 패턴(230)이 형성된다.
패턴 형성 장치(102)에서의 패턴(230)의 형성이 완료되면, 제어 장치(108)는, 반송 장치(106)를 제어하여, 기판(W)을 패턴 형성 장치(102)로부터 에칭 장치(103)에 반송한다.
스텝 S4에서, 제어 장치(108)는, 에칭 장치(103)를 제어하여, 기판(W)의 하드 마스크(220)의 개구의 패턴(230)을 통해서, 대상 막(210)을 에칭한다. 이에 의해, 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 대상 막(210)에 트렌치, 채널, 홀 등의 특징 구조(240)가 형성된다. 여기서, 하드 마스크(220)(제1막(221), 제2막(222))는, 대상 막(210)에 대하여 상대적으로, 에칭의 고선택성을 갖고 있다. 즉, 하드 마스크(220)는, 대상 막(210)에 대한 선택비가 1보다도 크다. 이에 의해, 대상 막(210)에 애스펙트비가 높은 특징 구조(240)를 형성할 수 있다.
에칭 장치(103)에서의 에칭 처리가 완료되면, 제어 장치(108)는, 반송 장치(107)를 제어하여, 기판(W)을 에칭 장치(103)로부터 애싱 장치(104)에 반송한다.
스텝 S5에서, 제어 장치(108)는, 애싱 장치(104)를 제어하여, 기판(W)의 하드 마스크(220)를 애싱한다.
여기서, 애싱 장치(104)는, 처리 공간 내에 적재된 기판(W)을 가열하는 히터를 구비한다. 히터는, 기판(W)을 미리 정해진 온도(예를 들어, Ru3(CO)12의 승화 온도 이상, Ru3(CO)12의 열분해 온도 이하)로 가열한다. 또한, 애싱 장치(104)는, 산소 플라스마를 발생시키는 플라스마 발생 장치를 구비한다. 플라스마 발생 장치는, 기판(W)이 적재되는 처리 공간 내에 산소 플라스마를 발생시킨다. 이에 의해, 제1막(221)인 DLC막은, 이하의 화학식에 나타내는 바와 같이, 산소 플라스마에 의해 애싱된다. 또한, 이하의 화학식에서,「↑」는 기체인 것을 나타낸다.
C+O*→CO↑
또한, 제2막(222)인 Ru막은, DLC막을 애싱했을 때 생성되는 CO에 의해, 이하의 화학식에 나타내는 바와 같이 애싱된다. 또한, Ru막의 애싱을 촉진하기 위해서, 애싱 장치(104)의 처리 공간에 CO 가스를 공급해도 된다.
3Ru+12CO→Ru3(CO)12↑
이와 같이, 애싱 장치(104)는, 산소 플라스마에 의한 애싱에 의해, 적층된 제1막(221) 및 제2막(222) 양쪽을 제거할 수 있다.
애싱 장치(104)에서의 하드 마스크(220)의 제거가 완료되면, 제어 장치(108)는, 반송 장치(107)를 제어하여, 기판(W)을 배출한다.
이상, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(100)에 의하면, 압축 응력의 DLC막(제1막(221))과 인장 응력의 Ru막(제2막(222))을 적층해서 하드 마스크(220)를 형성함으로써, 하드 마스크(220)의 응력을 제어할 수 있다. 예를 들어, DLC막만으로 하드 마스크를 형성한 경우와 비교하여, 하드 마스크(220)의 응력을 저감할 수 있다.
도 8은, 참고예에 관한 하드 마스크를 형성한 기판(W)의 단면 모식도이다. 참고예에 관한 하드 마스크는, DLC막(250)만으로 형성되어 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, DLC막(250)의 압축 응력에 의해, 기판(W)에 휨이 발생한다. 이 기판(W)의 휨에 의해, 예를 들어 스텝 S3 내의 리소그래피 공정에서, 포커스가 맞지 않게 될 우려가 있다. 이 때문에, 원하는 패턴을 얻지 못할 우려가 있다. 이에 반해, 본 실시 형태에 따른 하드 마스크 형성 장치(101)에 의하면, 예를 들어 응력이 작은 하드 마스크(220)를 형성할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)의 휨을 억제하여, 리소그래피 공정에서 적합하게 포커스를 맞출 수 있다. 즉, 하드 마스크(220)에 미세한 패턴(230)을 형성할 수 있다.
또한, 스텝 S21 내지 S23에 나타내는 제1막(221)과 제2막(222)의 성막에 있어서, 기판(W)의 온도는 동일한 온도에서 성막할 수 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기판(W)의 승온·강온 시간을 없앨 수 있으므로, 하드 마스크(220)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 스텝 S21에서의 제1막(221)의 성막 시에 있어서의 기판(W)의 온도와, 스텝 S22에서의 제2막(222)의 성막 시에 있어서의 기판(W)의 온도는, 동일한 온도인 것이 바람직하다. 기판(W)의 온도 제어의 응답성은, 다른 응답성(예를 들어, 처리 공간(26) 내의 압력 제어의 응답성, 가스 전환의 응답성)보다도 늦기 때문에, 스텝 S21과 스텝 S22에서 기판(W)의 온도가 상이하면, 하드 마스크(220)를 적층할 때의 소요 시간이 증가한다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, 카본 막(제1막(221))의 성막에 CH4/H2, Ru막(제2막(222))의 성막에 Ru3(CO)12를 사용함으로써, 기판(W)의 온도를 200℃에서 일정하게 한 채 제1막(221) 및 제2막(222)을 성막할 수 있다. 이에 의해, 하드 마스크(220)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 하드 마스크(220)를 애싱할 때, 제1막(221)과 제2막(222)의 양쪽을 산소 플라스마로 애싱할 수 있다. 제1막(221)을 애싱했을 때 생성되는 CO에 의해 제2막(222)의 금속 성분(Ru)도 애싱할 수 있으므로, 기판(W)으로부터 금속 성분(Ru)을 적합하게 제거할 수 있다.
또한, 하드 마스크(220)의 최상층의 막은, 카본 막(제1막(221))으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 예를 들어 반송 장치(105 내지 107)에 의한 기판(W)의 반송이 대기 분위기에서의 반송인 경우에도, 금속막인 Ru막(제2막(222))의 자연 산화를 방지할 수 있다.
또한, 하드 마스크(220)의 최하층의 막은, 압축 응력을 갖는 제1막(221)(카본 막)으로 하는 것이 바람직하다. 대상 막(210)과 직접 접촉하는 제1막(221)이 압축 응력을 가짐으로써, 대상 막(210)과 제1막(221)의 밀착성을 높일 수 있다. 이에 의해, 하드 마스크(220)의 막 박리를 방지할 수 있다.
또한, 하드 마스크(220)의 최하층의 막은, 카본 막(제1막(221))으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 금속막인 Ru막(제2막(222))이 대상 막(210)에 직접 성막되지 않고, 애싱(스텝 S5) 시, 대상 막(210) 상의 불순물의 나머지를 저감할 수 있다.
또한, 카본 막(제1막(221))은, 플라스마 CVD 프로세스에 의해 성막하는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 열 CVD 프로세스나 PVD(Physical Vapor Deposition) 프로세스에 의해 성막해도 된다. 또한, Ru막(제2막(222))은 열 CVD 프로세스에 의해 성막하는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 플라스마 CVD 프로세스나 PVD 프로세스에 의해 성막해도 된다.
제1막(221)의 가스는, 탄소 함유 가스(예를 들어, CH4, C2H2, C2H4, C3H6 등)를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, C7H8 등의 방향족 탄화수소나 CxHy(x=1 이상 10 이하, y=2 이상)를 사용해도 된다.
제2막(222)의 전구체는, Ru3(CO)12를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. Ru 함유 가스는, 예를 들어 (2,4 dimethylpentadienyl)(ethylcyclopentadienyl)ruthenium: (Ru(DMPD)(EtCp)), bis(2,4-dimethylpentadienyl)ruthenium: (Ru(DMPD)2), (4-dimethylpentadienyl)(methylcyclopentadienyl)ruthenium: (Ru(DMPD)(MeCp)), bis(cyclopentadienyl)ruthenium: (Ru(C5H5)2), cis-dicarbonyl bis(5-methylhexane-2,4-dionate)ruthenium(II): Ru(DMBD)(CO)3를 사용해도 된다. 또한, Ru 함유 가스는, 불순물(예를 들어, P)을 포함하고 있어도 된다. 애싱(스텝 S5) 시, Ru 함유 가스에 포함되는 불순물(예를 들어, P)에 의해 잔사가 남는 경우, O2에 의한 애싱에 더하여, 클리닝 처리를 추가해도 된다. 클리닝 처리는, 예를 들어 가스로서, ClF3, O3를 공급하여, O2 플라스마에 의해 잔사를 제거한다. 또한, H 플라스마에 의한 처리를 행해도 된다.
이상, 기판 처리 시스템(100)의 실시 형태 등에 대해서 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위에 기재된 본 개시의 요지의 범위 내에서, 다양한 변형, 개량이 가능하다.
기판 처리 시스템(100)은, 진공 분위기에서 기판(W)을 반송하는 그 자리에서의(insitu) 시스템이어도 되고, 대기 분위기에서 기판(W)을 반송하는 그 외 자리에서의(Exsitu) 시스템이어도 되며, 한정되는 것은 아니다.
하드 마스크 형성 장치(101)는, 1개의 처리 용기(20)에서 제1막(221)과 제2막(222)을 성막하는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 제1막(221)을 성막하는 처리 용기와 제2막(222)을 성막하는 처리 용기가 개별로 마련되어 있어도 된다.
또한, 하드 마스크(220)는, 압축 응력을 갖는 카본 막(제1막(221))과 인장 응력을 갖는 Ru막(제2막(222))이 교대로 적층되는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 하드 마스크에 압축 응력을 부여하는 제1 원료 가스(탄소 함유 가스)와, 하드 마스크에 인장 응력을 부여하는 제2 원료 가스(Ru 함유 가스)를 미리 정해진 비율로 혼합하고, 혼합된 원료 가스를 사용해서 하드 마스크를 성막해도 된다. 또한, 제1 원료 가스와 제2 원료 가스의 혼합 가스에서의 제1 원료 가스의 농도비는, 0.1％ 내지 100％로 해도 된다. 또한, 재료 비용을 고려하면, Ru 함유 가스는 탄소 함유 가스보다도 고가이기 때문에, 혼합 가스에서의 제2 원료 가스의 농도비는, 낮은 편이 바람직하다.

Claims (23)

  1. 기판에 형성된 대상 막 상에 형성되는 하드 마스크이며,
    제1 배향의 응력을 갖는 제1막과,
    상기 제1 배향과는 역배향인 제2 배향의 응력을 갖는 제2막이 하나 이상 교대로 적층된, 하드 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대상 막에 대한 상기 하드 마스크의 에칭 선택비가 1보다도 큰, 하드 마스크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1막은, 압축 응력을 갖고,
    상기 제2막은, 인장 응력을 갖는, 하드 마스크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1막은, 카본 막이며,
    상기 제2막은, Ru막인, 하드 마스크.
  5. 제4항에 있어서, 교대로 적층된 상기 제1막과 상기 제2막 중, 최상층의 막은 상기 제1막인, 하드 마스크.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 교대로 적층된 상기 제1막과 상기 제2막 중, 최하층의 막은 상기 제1막인, 하드 마스크.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1막 및 상기 제2막은, 산소 플라스마에 의한 애싱에 의해, 상기 기판으로부터 제거 가능하게 구성되는, 하드 마스크.
  8. 대상 막이 형성된 기판을 준비하는 공정과,
    상기 기판에 제1 배향의 응력을 갖는 제1막을 성막하는 공정과,
    상기 기판에 상기 제1 배향과는 역배향인 제2 배향의 응력을 갖는 제2막을 성막하는 공정과,
    상기 제1막을 성막하는 공정과 상기 제2막을 성막하는 공정을 반복해서, 상기 제1막와 상기 제2막이 하나 이상 교대로 적층된 하드 마스크를 형성하는 공정을 포함하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 대상 막에 대한 상기 하드 마스크의 에칭 선택비는 1보다도 큰, 기판 처리 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1막은, 압축 응력을 갖고,
    상기 제2막은, 인장 응력을 갖는, 기판 처리 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1막은, 카본 막이며,
    상기 제2막은, Ru막인, 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 교대로 적층된 상기 제1막과 상기 제2막 중, 최상층의 막은 상기 제1막인, 기판 처리 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 교대로 적층된 상기 제1막과 상기 제2막 중, 최하층의 막은 상기 제1막인, 기판 처리 방법.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1막을 성막하는 공정에서의 상기 기판의 온도와, 상기 제2막을 성막하는 공정에서의 상기 기판의 온도는, 동일한 온도인, 기판 처리 방법.
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1막 및 상기 제2막을, 산소 플라스마에 의한 애싱에 의해, 상기 기판으로부터 제거하는 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  16. 기판을 적재하는 적재대와,
    상기 적재대를 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급계와,
    상기 처리 용기에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급계와,
    제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    대상 막이 형성된 상기 기판을 준비하는 공정과,
    상기 기판에 제1 배향의 응력을 갖는 제1막을 성막하는 공정과,
    상기 기판에 상기 제1 배향과는 역배향인 제2 배향의 응력을 갖는 제2막을 성막하는 공정과,
    상기 제1막을 성막하는 공정과 상기 제2막을 성막하는 공정을 반복해서, 하드 마스크를 형성하는 공정을 실행하는, 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 대상 막에 대한 상기 하드 마스크의 에칭 선택비는 1보다도 큰, 기판 처리 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 제1막을 성막하는 공정과 상기 제2막을 성막하는 공정은, 1개의 상기 처리 용기에서 처리되는, 기판 처리 장치.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1막은, 압축 응력을 갖고,
    상기 제2막은, 인장 응력을 갖는, 기판 처리 장치.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1막은, 카본 막이며,
    상기 제2막은, Ru막인, 기판 처리 장치.
  21. 기판에 형성된 대상 막 상에 형성되는 하드 마스크이며,
    상기 하드 마스크에 제1 배향의 응력을 부여하는 제1 원료 가스와,
    상기 하드 마스크에 상기 제1 배향과는 역배향인 제2 배향의 응력을 부여하는 제2 원료 가스를 미리 정해진 비율로 혼합하고,
    혼합된 원료 가스를 사용해서 성막된 하드 마스크.
  22. 제21항에 있어서, 상기 대상 막에 대한 상기 하드 마스크의 에칭 선택비가 1보다도 큰, 하드 마스크.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 제1 원료 가스는, 카본을 함유하고,
    상기 제2 원료 가스는, Ru를 함유하는, 하드 마스크.
KR1020200060316A 2019-05-23 2020-05-20 하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 KR102364839B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2019-097156 2019-05-23
JP2019097156A JP2020191427A (ja) 2019-05-23 2019-05-23 ハードマスク、基板処理方法及び基板処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200135204A true KR20200135204A (ko) 2020-12-02
KR102364839B1 KR102364839B1 (ko) 2022-02-18

Family

ID=73441613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200060316A KR102364839B1 (ko) 2019-05-23 2020-05-20 하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200370172A1 (ko)
JP (1) JP2020191427A (ko)
KR (1) KR102364839B1 (ko)
CN (1) CN111986990A (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11834740B2 (en) * 2020-11-10 2023-12-05 Applied Materials, Inc. Apparatus, system, and method for generating gas for use in a process chamber
JP2022097936A (ja) * 2020-12-21 2022-07-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法および基板処理装置
JP2022128270A (ja) * 2021-02-22 2022-09-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
US11935746B2 (en) * 2021-03-10 2024-03-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Pattern formation through mask stress management and resulting structures

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11162995A (ja) * 1997-11-28 1999-06-18 Nec Corp ゲート電極の形成方法
KR20010058983A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 박종섭 캐패시터의 제조 방법
KR20100109411A (ko) * 2009-03-31 2010-10-08 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 포토마스크 블랭크 및 포토마스크
KR20150141910A (ko) * 2014-06-10 2015-12-21 에스피티에스 테크놀러지스 리미티드 기판
JP2017224823A (ja) 2014-09-03 2017-12-21 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ３ｄ ｎａｎｄハードマスク用途向けナノ結晶ダイヤモンド炭素膜

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910006741B1 (ko) * 1988-07-28 1991-09-02 재단법인 한국전자통신연구소 비정질 탄소 지지막을 이용한 x-선 리소그라피 마스크의 제조방법
JP2000003844A (ja) * 1998-06-15 2000-01-07 Fujitsu Ltd Ｘ線露光用マスク及びその製造方法
JP2007250932A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Canon Inc 近接場露光用フォトマスクとその製造方法
US8076250B1 (en) * 2010-10-06 2011-12-13 Applied Materials, Inc. PECVD oxide-nitride and oxide-silicon stacks for 3D memory application
JP6425951B2 (ja) * 2014-09-17 2018-11-21 Hoya株式会社 反射型マスクブランク及びその製造方法、反射型マスクの製造方法、並びに半導体装置の製造方法
US10541250B2 (en) * 2015-12-29 2020-01-21 Toshiba Memory Corporation Method for manufacturing semiconductor device
KR102228408B1 (ko) * 2016-10-06 2021-03-17 주식회사 원익아이피에스 하드 마스크 제조방법
US10242883B2 (en) * 2017-06-23 2019-03-26 Lam Research Corporation High aspect ratio etch of oxide metal oxide metal stack
US10964717B2 (en) * 2019-01-21 2021-03-30 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for three-dimensional NAND structure fabrication

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11162995A (ja) * 1997-11-28 1999-06-18 Nec Corp ゲート電極の形成方法
KR20010058983A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 박종섭 캐패시터의 제조 방법
KR20100109411A (ko) * 2009-03-31 2010-10-08 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 포토마스크 블랭크 및 포토마스크
KR20150141910A (ko) * 2014-06-10 2015-12-21 에스피티에스 테크놀러지스 리미티드 기판
JP2017224823A (ja) 2014-09-03 2017-12-21 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ３ｄ ｎａｎｄハードマスク用途向けナノ結晶ダイヤモンド炭素膜

Also Published As

Publication number Publication date
CN111986990A (zh) 2020-11-24
US20200370172A1 (en) 2020-11-26
JP2020191427A (ja) 2020-11-26
KR102364839B1 (ko) 2022-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102364839B1 (ko) 하드 마스크, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
US8435902B2 (en) Invertable pattern loading with dry etch
KR100960162B1 (ko) 성막 처리 방법
US9953843B2 (en) Chamber for patterning non-volatile metals
TW201936970A (zh) 用於氮化矽薄膜的處理
US9508546B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP4480516B2 (ja) バリア膜の形成方法
JP6426893B2 (ja) コンタクト層の形成方法
JP5551583B2 (ja) 金属系膜の成膜方法および記憶媒体
US20200234970A1 (en) Film etching method for etching film
JP2019003998A (ja) 成膜装置、成膜装置のクリーニング方法及び記憶媒体
US20160017482A1 (en) Methods and apparatus for depositing a cobalt layer using a carousel batch deposition reactor
JPWO2013146278A1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
KR101759769B1 (ko) Ｔｉ막의 성막 방법
US20200290095A1 (en) Method of forming process film
KR100989028B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치
JP6561093B2 (ja) シリコン酸化膜を除去する方法
KR102448245B1 (ko) 루테늄막의 형성 방법 및 기판 처리 시스템
JP4810281B2 (ja) プラズマ処理装置
TW202043520A (zh) 用於填充設置於基板中的特徵的方法及設備
JP2021061348A (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
KR20190108479A (ko) 기판 처리 장치
WO2022009746A1 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP2023046638A (ja) 基板処理方法及び基板処理システム
JP2022046097A (ja) 成膜方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant