JP2007103604A - エッチング方法および処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ウエハ載置電極の周辺に高周波電力を印加することが可能なシリコン板を設置した処理室で中間無機膜層を、弗素を含んだガス系でエッチングした後、ウエハ載置電極の周辺に高周波電力を印加することが可能な、例えば石英板を設置した処理室で下層有機膜層を例えば酸素を含んだガス系でエッチングする。若しくは前記のシリコン板をウエハ載置電極の周辺に設置した処理室において中間無機膜層を、弗素を含んだガス系でエッチングした後、処理室を変更することなく且つ中間無機膜層をエッチングした際のフッ素系の雰囲気を損なわない程度のガス置換時間で例えば酸素を含んだガス系でエッチングする。
【選択図】 図3
Description
このプロセスでは、まず、ホトリソグラフィ技術で所定形状に加工した上層のレジストをマスクに、中間層をCF4プラズマの異方性エッチングでパターニングする。そして、この中間層をマスクに下層のレジストをO2プラズマにてパターニングし、前記中間層と下層のレジストを用いて、被処理膜をエッチング加工するものである。この方法によれば、下地の起伏、レジスト膜厚、露光時間等のホトリソグラフィへの影響を回避できる。近年、3層レジスト構造に関する加工方法、安定性に対し、種々の方法が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1記載の3層レジスト構造のパターニング方法は、被処理膜をエッチングする前に、下層のレジストを薄膜で残存させる。そして、中間層をCF4プラズマで除去した後、下層のレジスト全体をO2プラズマで膜厚減少させ、被処理膜の開口部を形成するものである。
図1は、本発明に使用した枚葉式マルチチャンバを有するプラズマエッチング装置の平面図面である。本装置は、搬送ロボット21を配備した真空搬送室20と、ゲート24a、24bで介設された2個以上の処理室1a,1bと、ロードロック室22a,22bと、大気ローダ部25とウェハカセット26を載置するカセット載置部23から構成される。処理室1a,1bで実施する同一プロセスを並列に処理することも、処理室1aと処理室1bでの異種プロセスを被処理基板13を逐次に処理することも可能となっている。
本装置は、UHF(Ultra High Frequency)と磁界を利用してプラズマを形成するUHFプラズマエッチング装置である。
処理室1aは、真空容器となっており周囲に電子サイクロトロン共鳴(ECR)用磁場を発生させるためのコイル9が設置され、内壁は30℃に、温調器(図省略)にて温度制御されている。被処理基板13は、静電チャック7を配設した基板電極18に載置される。静電チャック7には、直流電源(図省略)が接続され、被処理基板13を静電チャック7に吸着可能となっている。基板電極18には整合器10を介して基板バイアス電源11(例えば、周波数800kHz)が接続され、被処理基板13に高周波バイアスを印加可能となっている。
CF4、SF6、C4F6、C4F8、C5F8、CHF3、CH2F2等のフロンガス、Ar、N2等の不活性ガス、O2、COなどの酸化含有ガスなどのエッチング用ガスは、マスフローコントローラー12で流量制御され、プロセスガス源に接続されたガス供給管14を介して、直径が0.4ないし0.5mm程度の微細な穴が100個程度設けられたシリコンあるいはガラス状炭素からなるガス供給板8から処理室1aへ導入される。
ガス供給板8の上部にはアンテナ電極2が配設され、高周波電源3(例えば、周波数450MHz)及び高周波電源5(例えば、周波数13.56MHz)から、整合回路4ならびに整合回路6を介して、同軸端子16からアンテナ電極2に給電される。高周波はアンテナ電極2の周囲の誘電体窓15から放射されるとともに、共振電界がガス供給板8を介して処理室1a内に導入され、プラズマの生成によって被処理基板13にエッチング加工が施される。
処理室1aの下方に、ターボ分子ポンプ(TMP)からなる真空排気手段(図省略)とオートプレッシャーコントローラー(APC)からなる調圧手段(図省略)が配設され、所定圧力に保持しながら、処理後のエッチング用ガスを処理室1aより排出する。
本実施例1は、図3に示す(1)上層レジスト31のパターニング工程、(2)中間無機膜32のエッチング工程、(3)下層有機膜30のエッチング工程によって構成される。
中間無機膜32は、上層レジスト31と中間無機膜32及び下層有機膜30の、当該処理条件におけるエッチング選択比により、選択的にエッチングされる。エッチングが実施されるその間、温度制御された処理室1aの内壁面には、エッチング過程で発生する弗素を含む反応生成物がトラップされる。中間無機膜32を除去した後、一旦、放電とエッチング用ガスの供給を停止し、所定時間、処理室1a内を真空排気する。
また、極微量の流量制御(1〜100mSCCM)が可能なマスフローコントーラ等で、添加する弗素含有ガスを直接制御することも有効な手段であり、被処理基板13間の加工精度、及び残渣の抑制が、より安定化する。
なお、本実施例1では処理室1aについて説明したが、フォーカスリング17をSiの部材で構成すれば、処理室1bはもちろんのこと、2個以上の処理室を配設したプラズマエッチング装置においても、同様のプロセスを並列処理することが可能である。
2 アンテナ電極
3 高周波電源(450MHz)
4 整合回路(450MHz)
5 高周波電源(13.56MHz)
6 整合回路(13.56MHz
7 静電チャック
8 ガス供給板
9 コイル
10 整合回路
11 基板バイアス電源(800kHz)
12 マスフローコントローラー
13 被処理基板
14 ガス供給管
15 誘電体窓
16 同軸端子
17 フォーカスリング
18 基板電極
20 真空搬送室
21 搬送ロボット
22a,22b ロードロック室
23 カセット載置部
24a,24b ゲート
25 大気ローダ部
26 ウェハカセット
30 下層有機膜
31 上層レジスト
32 中間無機膜
33 開口部
34 開口部端部
35 3層レジスト構造
40 残渣
41 Si粒子
50 採光用石英窓
51 照射光用石英窓
52 光ファイバー
53 分光器
54 データ処理部
55 光ファイバー
56 光源
57 シャッター
Claims (4)
- 上層にレジスト、中間層に無機膜層、下層に有機膜層を有する三層レジスト構造でウエハ載置電極の周辺に高周波電力を印加することが可能なシリコン部材を設置したプラズマエッチング装置の処理室内で、第1の工程で少なくとも弗素を含むガスでエッチングを行い、第2の工程でアンモニアまたは酸素を含むガスでエッチングする2ステップエッチング方法において、
前記第2の工程の開始前に、前記処理室内の残留弗素濃度を光学的分析手段で検出し、真空排気時間の調整で前記処理室内の残留弗素濃度を安定化させることで、Si残渣を発生させることなくパターン形成することを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 上層にレジスト、中間層に無機膜層、下層に有機膜層を有する三層レジスト構造で第1の工程と第2の工程で処理室を変更するプラズマエッチング方法において、
前記第1の工程でウエハ載置電極の周辺に高周波電力を印加することが可能なシリコン部材を設置した第1の処理室で少なくとも弗素を含むガスでエッチングを行い、前記第2の工程でウエハ載置電極の周辺に高周波電力を印加することが可能な絶縁物を設置した第2の処理室でアンモニアまたは酸素を含むガスでエッチングを行い、Si残渣を発生させることなくパターン形成することを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 上層にレジスト、中間層に無機膜層、下層に有機膜層を有する三層レジスト構造で第1の工程と第2の工程で変更される複数の処理室を備えたプラズマエッチング装置において、
前記第1の工程でウエハ載置電極の周辺に高周波電力を印加することが可能なシリコン部材を設置し、少なくとも弗素を含むガスでエッチングを行う第1の処理室と、前記第2の工程でウエハ載置電極の周辺に高周波電力を印加することが可能な絶縁物を設置し、アンモニアまたは酸素を含むガスでエッチングを行い、Si残渣を発生させることなくパターン形成することが可能な第2の処理室と、を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 請求項3記載のプラズマエッチング装置において、
前記第2の処理室の前記ウエハ載置電極の周辺に設置され、前記高周波電力を印加することが可能な電力を印加することが可能な絶縁物として、石英、AlN、またはAl2O3を設置したことを特徴とするプラズマエッチング装置。
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JP2009088225A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法、半導体製造装置及び記憶媒体 |
JP2009239222A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
CN108987285A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-12-11 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻方法和蚀刻装置 |
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2005
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