JP2010500758A - エッチング処理を実行する前のマスク層処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (67)
- 基板上に形成され、かつ上にパターニングされたマスク層を有する薄膜のエッチング方法であって、
当該方法は:
酸素含有プラズマ、若しくはハロゲンガス含有プラズマ、若しくは希ガス含有プラズマ、又はこれらの2種類以上の混合プラズマへ前記マスク層を曝露することによって前記マスク層を処理する工程;及び
前記マスク層の処理後、前記薄膜に前記マスク層のパターンを転写するために前記薄膜をエッチングする工程;
を有し、
前記エッチング工程は:
処理気体からプラズマ処理システム内にプラズマを生成する工程;
前記プラズマ処理システム内の電極に直流(DC)出力を結合して、前記エッチング工程中に前記プラズマを支援する電子ビームを前記プラズマ処理システム内部に生成する工程;及び
前記基板を前記プラズマと前記電子ビームに曝露する工程;
を有する、
方法。 - 前記のマスク層を処理する工程が、O2、CO、CO2、NO、N2O、若しくはNO2、又はこれら2種類以上の混合気体を用いて生成されるプラズマへ前記マスク層を曝露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程が、N2、H2、CN、若しくは不活性ガス、又はこれら2種類以上の混合気体へ前記マスク層を曝露する工程をさらに有する、請求項2に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程が、ハロゲン含有気体へ前記マスク層を曝露する工程をさらに有する、請求項2に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程が、Cl2、Br2、F2、HBr、HCl、HF、C2H4Br2、ClF3、NF3、SiCl4、若しくはSF6、又はこれら2種類以上の気体の混合物を用いて生成されるプラズマへ前記マスク層を曝露する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程が、N2、H2、CN、若しくは不活性ガス、又はこれら2種類以上の混合気体へ前記マスク層を曝露する工程をさらに有する、請求項5に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程が、酸素含有気体へ前記マスク層を曝露する工程をさらに有する、請求項5に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程が、前記電極、若しくは該電極以外の他の電極、若しくは基板ホルダ、又は上記2つ以上へAC出力を結合することによって前記プラズマ処理システム内部に生成されるプラズマへ前記マスク層を曝露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程が、約500W以下の出力レベルを用いて生成される低出力プラズマへ前記マスク層を曝露する工程を有する、請求項8に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程が、前記プラズマ処理システムと結合するリモートプラズマ源内に生成されるプラズマへ前記マスク層を曝露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記のDC出力を結合する工程が、約-2000ボルト(V)から約1000Vの範囲であるDC電圧を結合する工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記のDC出力を結合する工程が、負の極性を有する絶対値が約500V以上のDC電圧を結合する工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記のDC出力を結合する工程が、基板ホルダ上に供されていて前記基板に対向する上部電極へDC出力を結合する工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記のプラズマを生成する工程が、前記電極、若しくは該電極以外の他の電極、若しくは基板ホルダ、又は上記2つ以上へ高周波(RF)出力を結合する工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記のRF出力を結合する工程が:
第1RF周波数で第1RF出力を前記上部電極と結合する工程;及び
前記第1RF周波数未満である第2RF周波数で第2RF出力を前記基板ホルダと結合する工程;
を有する、請求項14に記載の方法。 - 前記電子ビームの電子ビーム束の空間分布を調節するために、前記RF出力の振幅を変調する工程をさらに有する、請求項14に記載の方法。
- 前記エッチング前に、前記酸素含有プラズマ又は前記ハロゲンガス含有プラズマへ前記マスク層を曝露する工程が、前記エッチング中に前記マスク層内に生成されるラインエッジラフネスを減少させる、請求項1に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程は、前記のパターニングされたマスク層が、前記エッチング中に前記マスク層内に生成されるラインエッジラフネスに対して耐性を有するようになるための所定の期間行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程が、He、Ne、Ar、Xe、Kr、又はこれら2種類以上の混合気体を用いて生成されるプラズマへ前記マスク層を曝露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記マスク層を変化させるため、ハロゲン原子種が存在しない状態で、酸素含有プラズマ、若しくはハロゲンガス含有プラズマ、若しくは希ガス含有プラズマ、又はこれらの2種類以上の混合プラズマへ前記マスク層を曝露することによって前記マスク層を処理する前に、エッチング前電子ビームによって前記マスク層を前処理する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
- 酸素含有プラズマ、若しくはハロゲンガス含有プラズマ、若しくは希ガス含有プラズマ、又はこれらの2種類以上の混合プラズマへ前記マスク層を曝露することによって前記マスク層を処理する工程が:
第1RF周波数で第1RF出力を前記上部電極と結合する工程;及び
前記第1RF周波数未満である第2RF周波数で第2RF出力を前記基板ホルダと結合する工程;
を有し、かつ
前記第2RF出力が約100W以下である、
請求項1に記載の方法。 - 前記第2RF出力が実質的にゼロである、請求項21に記載の方法。
- 基板上に形成され、かつ上にパターニングされたマスク層を有する薄膜のエッチング方法であって:
プラズマ及び弾道電子ビームを生成するように備えられているプラズマ処理システム内の基板ホルダ上に基板を供する工程;
酸素含有プラズマ、若しくはハロゲンガス含有プラズマ、若しくは希ガス含有プラズマ、又はこれらの2種類以上の混合プラズマへ前記マスク層を曝露することによって、弾道電子ビームを生成することなく前記マスク層を処理する工程;並びに
前記のマスク層を処理する工程に続いて、前記薄膜をエッチングし、かつ前記パターニングされたマスク層のパターンを前記薄膜へ転写するために前記プラズマ処理システム内にプラズマ及び弾道電子ビームを生成する工程;
を有する方法。 - 基板をエッチングするように備えられているプラズマ処理システムであって:
処理チャンバ;
該処理チャンバへ気体を供給するように備えられた気体供給システム;
前記処理チャンバと結合して前記基板を処理するように備えられている基板ホルダ;及び
前記処理チャンバ内部に供された電極;
前記処理チャンバ内部にプラズマを生成するため、前記処理チャンバと結合し、かつ前記基板及び/又は前記電極へ少なくとも1つのAC信号を結合するように備えられているAC出力システム;
前記プラズマを介して電子ビームを生成するため、前記処理チャンバと結合し、かつ前記電極へDC電圧を結合するように備えられているDC出力システム;
前記気体供給システム、前記AC出力システム、及び前記DC出力システムを制御する制御装置であって、前記気体供給システム、前記AC出力システム、及び前記DC出力システムに:
酸素含有プラズマ、若しくはハロゲンガス含有プラズマ、若しくは希ガス含有プラズマ、又はこれらの2種類以上の混合プラズマへ前記マスク層を曝露することによって、弾道電子ビームを生成することなく前記マスク層を処理する工程;及び、
前記のマスク層を処理する工程に続いて、前記薄膜をエッチングし、かつ前記パターニングされたマスク層のパターンを前記薄膜へ転写するために前記プラズマ処理システム内にプラズマ及び弾道電子ビームを生成する工程;
を実行させるように備えられている、制御装置;
を有するプラズマ処理システム。 - 基板上に形成され、かつ上にパターニングされたマスク層を有する薄膜のエッチング方法であって、
当該方法は:
前記マスク層を保護するために前記マスク層上に保護層を形成する工程;及び
前記保護層の形成後、前記薄膜に前記マスク層のパターンを転写するために前記薄膜をエッチングする工程;
を有し、
前記エッチング工程は:
処理気体からプラズマ処理システム内にプラズマを生成する工程;
前記プラズマ処理システム内の電極に直流(DC)出力を結合して、前記エッチング工程中に前記プラズマを支援する電子ビームを前記プラズマ処理システム内部に生成する工程;及び
前記基板を前記プラズマと前記電子ビームに曝露する工程;
を有する、
方法。 - 前記の保護層を形成する工程が、前記基板を堆積気体プラズマへ曝露する工程を有する、請求項25に記載の方法。
- 前記の保護層を形成する工程が、炭化水素含有プラズマ、フルオロカーボン含有プラズマ、若しくはハイドロフルオロカーボン含有プラズマ、又は上記2種類以上の混合プラズマへ前記マスク層を曝露する工程を有する、請求項26に記載の方法。
- 前記の保護層を形成する工程が、C2H4、CH4、C2H6、C3H4、C3H6、C3H8、C4H6、C4H8、C5H8、C5H10、C6H6、C6H10、若しくはC6H12、又はこれら2種類以上の混合物を用いることによって生成されたプラズマへ前記マスク層を曝露する工程を有する、請求項26に記載の方法。
- 前記の保護層を形成する工程が、H2、O2、CO、CO2、NO、NO2、N2、CN、若しくは不活性ガス、又はこれら2種類以上の混合気体へ前記マスク層を曝露する工程をさらに有する、請求項28に記載の方法。
- 前記の保護層を形成する工程が、アルコールにマスク層を浸漬させる工程をさらに有する、請求項26に記載の方法。
- 前記の保護層を形成する工程が、エタノール及び/又はメタノールにマスク層を浸漬させる工程をさらに有する、請求項26に記載の方法。
- 前記の犠牲層を形成する工程が、前記電極、若しくは該電極以外の他の電極、若しくは基板ホルダ、又は上記2つ以上へAC出力を結合することによって、前記プラズマ処理システム内部に生成されるプラズマへ前記マスク層を曝露する工程をさらに有する、請求項26に記載の方法。
- 前記マスク層をプラズマへ曝露する工程が、約500W以下の出力レベルを用いて生成される低出力プラズマへ前記マスク層を曝露する工程をさらに有する、請求項32に記載の方法。
- 前記のマスク層をプラズマへ曝露する工程が、前記プラズマ処理システムと結合するリモートプラズマ源内に生成されるプラズマへ前記マスク層を曝露する工程を有する、請求項26に記載の方法。
- 前記のDC出力を結合する工程が、約-2000ボルト(V)から約1000Vの範囲であるDC電圧を結合する工程を有する、請求項25に記載の方法。
- 前記のDC出力を結合する工程が、負の極性を有する絶対値が約500V以上のDC電圧を結合する工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記のDC出力を結合する工程が、基板ホルダ上に供されていて前記基板に対向する上部電極へDC出力を結合する工程を有する、請求項25に記載の方法。
- 前記のプラズマを生成する工程が、前記電極、若しくは該電極以外の他の電極、若しくは基板ホルダ、又は上記2つ以上へ高周波(RF)出力を結合する工程を有する、請求項37に記載の方法。
- 前記のRF出力を結合する工程が:
第1RF周波数で第1RF出力を前記上部電極と結合する工程;及び
前記第1RF周波数未満である第2RF周波数で第2RF出力を前記基板ホルダと結合する工程;
を有する、請求項38に記載の方法。 - 前記電子ビームの電子ビーム束の空間分布を調節するために、前記RF出力の振幅を変調する工程をさらに有する、請求項38に記載の方法。
- 前記の犠牲層を形成する工程は、前記のパターニングされたマスク層が、前記エッチング中に前記マスク層内に生成されるラインエッジラフネスに対して耐性を有するようになるための所定の期間行われる、請求項25に記載の方法。
- 酸素含有プラズマ、若しくはハロゲンガス含有プラズマ、若しくは希ガス含有プラズマ、又はこれらの2種類以上の混合プラズマへ前記マスク層を曝露することによって前記保護層を形成する工程が:
第1RF周波数で第1RF出力を前記上部電極と結合する工程;及び
前記第1RF周波数未満である第2RF周波数で第2RF出力を前記基板ホルダと結合する工程;
を有し、かつ
前記第2RF出力が約100W以下である、
請求項25に記載の方法。 - 前記第2RF出力が実質的にゼロである、請求項42に記載の方法。
- 基板上に形成され、かつ上にパターニングされたマスク層を有する薄膜のエッチング方法であって、
当該方法は:
前記パターニングされたマスク層上に、弾道電子ビーム支援プラズマエッチングプロセス中に前記マスク層を保護するように備えられた所定の厚さを有する犠牲層を形成する工程;及び
前記の犠牲層を形成する工程に続いて、前記薄膜をエッチングし、かつ前記パターニングされたマスク層のパターンを前記薄膜へ転写するために、前記基板上で前記弾道電子ビーム支援プラズマエッチングを実行する工程;
を有し、
前記所定の厚さが約1nm〜約200nmの範囲である、
方法。 - 前記所定の厚さが約50nm〜約100nmの範囲である、請求項44に記載の方法。
- 基板をエッチングするように備えられているプラズマ処理システムであって、
当該プラズマ処理システムは:
処理チャンバ;
該処理チャンバへ気体を供給するように備えられた気体供給システム;
前記処理チャンバと結合して前記基板を処理するように備えられている基板ホルダ;
前記処理チャンバ内部に供された電極;
を有し、
AC出力システムは、前記処理チャンバ内部にプラズマを生成するため、前記処理チャンバと結合し、かつ前記基板及び/又は前記電極へ少なくとも1つのAC信号を結合するように備えられ、
DC出力システムは、前記プラズマを介して電子ビームを生成するため、前記処理チャンバと結合し、かつ前記電極へDC電圧を結合するように備えられ、
前記気体供給システム、前記AC出力システム、及び前記DC出力システムを制御する制御装置であって、前記気体供給システム、前記AC出力システム、及び前記DC出力システムに:
前記マスク層を保護するために該マスク層上に保護層を形成する工程;及び、
前記の保護層を形成する工程に続いて、前記薄膜をエッチングし、かつ前記パターニングされたマスク層のパターンを前記薄膜へ転写するために前記プラズマ処理システム内にプラズマ及び弾道電子ビームを生成する工程;
を実行させる、制御装置
プラズマ処理システム。 - 基板上に形成され、かつ上にパターニングされたマスク層を有する薄膜のエッチング方法であって、
当該方法は:
前記マスク層を変化させるため、ハロゲン原子種が存在しない状態で、エッチング前電子ビームによって前記マスク層を処理する工程;及び
前記マスク層の処理後、前記薄膜に前記マスク層のパターンを転写するために前記薄膜をエッチングする工程;
を有し、
前記エッチング工程は:
エッチング気体からエッチング用プラズマを生成する工程;
前記プラズマ処理システム内の電極に直流(DC)出力を結合して、前記エッチング工程中に前記プラズマを支援する電子ビームを前記プラズマ処理システム内部に生成する工程;及び
前記基板を前記プラズマと前記電子ビームに曝露する工程;
を有する、
方法。 - 前記のエッチング前電子ビームによってマスク層を処理する工程が:
前記プラズマ処理システム内に前記基板を設ける工程;及び
前記プラズマ処理システムに結合する電子ビーム源を用いて前記マスク層を処理する工程;
を有する、請求項47に記載の方法。 - 前記のエッチング前電子ビームによってマスク層を処理する工程が:
前記プラズマ処理システム以外の基板処理システム内に前記基板を設ける工程;及び
前記プラズマ処理システムに結合する電子ビーム源を用いて前記マスク層を処理する工程;
を有する、請求項47に記載の方法。 - 前記のエッチング前電子ビームによってマスク層を処理する工程が:
前記プラズマ処理システム内部の基板ホルダ上に前記基板を設ける工程;
エッチング前気体から前記プラズマ処理システム内にエッチング前プラズマを生成する工程;
前記プラズマ処理システム内部の電極にDC出力を結合して前記エッチング前電子ビームを生成する工程;及び
前記エッチング前プラズマと前記エッチング前電子ビームに前記基板を曝露する工程;
を有する、
請求項47に記載の方法。 - 前記のエッチング前プラズマを生成する工程が、1種類以上の希ガスから前記エッチング前プラズマを生成する工程を有する、請求項50に記載の方法。
- 前記のエッチング前プラズマを生成する工程が、1種類以上の希ガス及びCHF3の混合物から前記エッチング前プラズマを生成する工程を有する、請求項51に記載の方法。
- 前記のエッチング前電子ビームを生成する工程が、前記基板ホルダ上の前記基板に対向する上部電極へDC出力を結合する工程を有する、請求項50に記載の方法。
- 前記のエッチング前電子ビームを生成する工程が、負の極性を有する絶対値が約500V以上のDC電圧を結合する工程を有する、請求項50に記載の方法。
- 前記のエッチング前電子ビームを生成する工程が、前記電極、若しくは該電極以外の他の電極、若しくは基板ホルダ、又は上記2つ以上へ、全出力が500W以下である高周波(RF)出力を結合する工程を有する、請求項50に記載の方法。
- 前記のエッチング前電子ビームを生成する工程が、約-2000ボルト(V)から約1000Vの範囲であるDC電圧を結合する工程を有する、請求項50に記載の方法。
- 前記のエッチング用電子ビームを生成する工程が、負の極性を有する絶対値が約500V以上のDC電圧を結合する工程を有する、請求項47に記載の方法。
- 前記のエッチング用電子ビームを生成する工程が、基板ホルダ上に供されていて前記基板に対向する上部電極へDC出力を結合する工程を有する、請求項47に記載の方法。
- 前記のエッチング用電子ビームを生成する工程が、前記電極、若しくは該電極以外の他の電極、若しくは基板ホルダ、又は上記2つ以上へ高周波(RF)出力を結合する工程を有する、請求項58に記載の方法。
- 前記のRF出力を結合する工程が:
第1RF周波数で第1RF出力を前記上部電極と結合する工程;及び
前記第1RF周波数未満である第2RF周波数で第2RF出力を前記基板ホルダと結合する工程;
を有する、請求項59に記載の方法。 - 前記電子ビームの電子ビーム束の空間分布を調節するために、前記RF出力の振幅を変調する工程をさらに有する、請求項59に記載の方法。
- 前記のエッチング工程前にエッチング前電子ビームによってマスク層を処理する工程が、前記エッチング中に前記マスク層内に生成されるラインエッジラフネスを減少させる、請求項47に記載の方法。
- 前記のマスク層を処理する工程は、前記のパターニングされたマスク層が、前記エッチング中に前記マスク層内に生成されるラインエッジラフネスに対して耐性を有するようになるための所定の期間行われる、請求項47に記載の方法。
- 前記のエッチング前電子ビームの電子ビームエネルギーが、前記エッチング用電子ビームの電子ビームエネルギー未満である、請求項47に記載の方法。
- 前記のエッチング前電子ビームの電子ビームエネルギーが、前記のエッチング前電子ビームによる前記マスク層の処理中に、ステップ状又は一定の割合で上昇する、請求項47に記載の方法。
- 弾道電子ビームを有するプラズマ処理システムを用いて基板上の薄膜をエッチングする方法であって:
前記薄膜上にパターンを有するマスク層を形成する工程;
ハロゲン原子種が存在しない状態で第1電子ビームを生成する工程;
前記のマスク層を有する基板を前記第1電子ビームへ曝露することによって前記マスク層を処理する工程;
前記プラズマ処理システム内でエッチング用気体からエッチング用プラズマを生成する工程;
前記プラズマ処理システム内に第2電子ビームを生成する工程;及び
前記パターンを前記薄膜へ転写するため、前記エッチング用プラズマと前記第2電子ビームに前記基板を曝露する工程;
を有する方法。 - 基板上のマスク層を有する薄膜をエッチングするように備えられているプラズマ処理システムであって、
当該プラズマ処理システムは:
処理チャンバ;
該処理チャンバへ気体を供給するように備えられた気体供給システム;
前記処理チャンバと結合して前記基板を処理するように備えられている基板ホルダ;
前記処理チャンバ内部に供された電極;
を有し、
AC出力システムは、前記処理チャンバ内部にプラズマを生成するため、前記処理チャンバと結合し、かつ前記基板及び/又は前記電極へ少なくとも1つのAC信号を結合するように備えられ、
DC出力システムは、前記プラズマを介して電子ビームを生成するため、前記処理チャンバと結合し、かつ前記電極へDC電圧を結合するように備えられ、
前記気体供給システム、前記AC出力システム、及び前記DC出力システムを制御する制御装置であって、前記気体供給システム、前記AC出力システム、及び前記DC出力システムに:
前記マスク層を変化させるために、ハロゲン原子種が存在しない状態で、エッチング前電子ビームによって前記マスク層を処理する工程;及び、
前記のマスク層を処理する工程に続いて、前記薄膜をエッチングし、かつ前記パターニングされたマスク層のパターンを前記薄膜へ転写するために前記プラズマ処理システム内にプラズマ及び弾道電子ビームを生成する工程;
を実行させる、制御装置
プラズマ処理システム。
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