JP2011192664A - プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板Wに荷電粒子と中性粒子とを含むプラズマを照射することによって、基板Wにプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法において、支持部105に支持されている基板Wの面内における温度分布を調整することによって、基板Wの面内における、基板Wが中性粒子と反応する反応量の分布を制御し、支持部105に支持されている基板Wと、支持部105と対向するように設けられている電極120との間隔を調整することによって、基板Wの面内における荷電粒子の照射量の分布を制御する。
【選択図】図1
Description
(第1の実施の形態)
図1から図10を参照し、本発明の第1の実施の形態に係るプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置について説明する。
(A)第2のマスク膜エッチング工程(ステップS13)
第2のマスク膜の材質:ナフタレン(又はポリスチレン)
第2のマスク膜の膜厚:280nm
成膜装置内圧力 :20mTorr
高周波電源パワー(40MHz/13MHz):500/0W
上部電極の電位 :0V
処理ガスの流量 :O2=750sccm
処理時間 :60秒
(B)第1のマスク膜エッチング工程(ステップS14)
第1のマスク膜の材質:窒化珪素(SiN)
第1のマスク膜の膜厚:280nm
成膜装置内圧力 :75mTorr
高周波電源パワー(40MHz/13MHz):500/0W
上部電極の電位 :300V
処理ガスの流量 :CHF3/CF4/Ar/O2=125/225/600/60sccm(ただし、外周側には、CH2F2=20sccmを添加してもよい)
処理時間 :60秒
なお、(A)及び(B)では、処理ガスの供給量として処理ガスの流量を調整する例を示すが、流量を変えず、バルブを開閉して供給時間を変えることによって、供給量を調整してもよい。
(第1の実施の形態の変形例)
次に、本発明の第1の実施の形態の変形例に係るプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置について説明する。
(C)第2のマスク膜エッチング工程(ステップS13)
第2のマスク膜の材質:ナフタレン(又はポリスチレン)
第2のマスク膜の膜厚:280nm
成膜装置内圧力 :100mTorr
高周波電源パワー(40MHz/13MHz):700/0W
上部電極の電位 :0V
処理ガスの流量 :N2/H2=160/480sccm
処理時間 :60秒
窒素(N2)ガス/水素(H2)ガスよりなる混合ガスを用いて第2のマスク膜14をエッチングするときは、第1の実施の形態で説明した図10と同様の、線幅CDの温度依存性及びガス供給量依存性並びに縦方向のエッチング速度ERのギャップ依存性を示すことがある。従って、第1の実施の形態における第1のマスク膜エッチング工程(ステップS14)と同様にして、温度分布、供給量分布、ギャップGを調整することができる。
(第2の実施の形態)
次に、図11から図15を参照し、本発明の第2の実施の形態に係るプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置を説明する。
(D)第2のマスク膜エッチング工程(ステップS23)
第2のマスク膜の材質:ナフタレン(又はポリスチレン)
第2のマスク膜の膜厚:280nm
成膜装置内圧力 :100mTorr
高周波電源パワー(40MHz/13MHz):700/0W
上部電極の電位 :0V
処理ガスの流量 :N2/H2=160/480sccm
処理時間 :60秒
(E)第1のマスク膜エッチング工程(ステップS24)
第1のマスク膜の材質:TEOS−SiO2
第1のマスク膜の膜厚:280nm
成膜装置内圧力 :75mTorr
高周波電源パワー(40MHz/13MHz):500/0W
上部電極の電位 :300V
処理ガスの流量 :CHF3/CF4/Ar/O2=125/225/600/60sccm(ただし、外周側には、CH2F2=20sccmを添加してもよい)
処理時間 :60秒
本実施の形態では、第1の実施の形態の変形例と同様に、有機膜をエッチングする際にラジカルの反応速度が大きく、付着係数が大きい処理ガスを用いるため、第2のマスク膜エッチング工程(ステップS23)及び第1のマスク膜エッチング工程(ステップS24)は、ともに図18を用いて説明できる。
13 第1のマスク膜
14 第2のマスク膜
105 サセプタ(支持部)
106 温度分布調整部
120 上部電極(電極)
130 供給量分布調整部
140 シャワーヘッド
190 装置制御部
200 上部電極駆動部(間隔調整部)
Claims (14)
- 基板に荷電粒子と中性粒子とを含むプラズマを照射することによって、前記基板にプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法において、
支持部に支持されている前記基板の面内における温度分布を調整することによって、前記基板の面内における、前記基板が前記中性粒子と反応する反応量の分布を制御し、
前記支持部に支持されている前記基板と、前記支持部と対向するように設けられている電極との間隔を調整することによって、前記基板の面内における前記荷電粒子の照射量の分布を制御する、プラズマエッチング方法。 - 照射した前記プラズマにより、前記基板上に形成されたマスク膜をエッチングすることによって、前記マスク膜を含むライン部を形成するエッチング工程を有し、
前記エッチング工程は、前記反応量の分布を制御することによって、前記基板の面内における前記ライン部の線幅の分布を制御し、前記照射量の分布を制御することによって、前記基板の面内における前記ライン部の高さの分布を制御するものである、請求項1に記載のプラズマエッチング方法。 - 前記エッチング工程は、
前記基板に第1の荷電粒子と第1の中性粒子とを含む第1のプラズマを照射し、照射した前記第1のプラズマにより、前記基板上に第1のマスク膜を介して形成された第2のマスク膜をエッチングすることによって、前記第2のマスク膜を含む前記ライン部を形成する第2のマスク膜エッチング工程と、
前記第2のマスク膜を含む前記ライン部が形成された前記基板に第2の荷電粒子と第2の中性粒子とを含む第2のプラズマを照射し、照射した前記第2のプラズマにより、前記第1のマスク膜をエッチングすることによって、前記第1のマスク膜を含む前記ライン部を形成する第1のマスク膜エッチング工程と
を有し、
前記第2のマスク膜が前記第1の中性粒子と反応する反応量の温度依存性は、前記第1のマスク膜が前記第2の中性粒子と反応する反応量の温度依存性よりも小さい、請求項2に記載のプラズマエッチング方法。 - 前記温度分布を調整するとともに、前記基板の面内における、前記基板に供給される処理ガスの供給量又は組成の分布を調整することによって、前記反応量の分布を制御する、請求項1に記載のプラズマエッチング方法。
- 照射した前記プラズマにより、前記基板上に形成されたマスク膜をエッチングすることによって、前記マスク膜を含み第1の間隔で配列する第1のライン部と、前記マスク膜を含み前記第1の間隔よりも大きい第2の間隔で配列する第2のライン部とを形成するエッチング工程を有し、
前記エッチング工程は、前記反応量の分布を制御することによって、前記基板の面内における、前記第1のライン部及び前記第2のライン部のそれぞれの線幅の分布を制御し、前記照射量の分布を制御することによって、前記基板の面内における、前記第1のライン部及び前記第2のライン部のそれぞれの高さの分布を制御するものであり、
前記第1のライン部が前記中性粒子と反応する第1の反応量の温度依存性は、前記第2のライン部が前記中性粒子と反応する第2の反応量の温度依存性よりも小さい、請求項4に記載のプラズマエッチング方法。 - 前記エッチング工程は、
前記基板に第1の荷電粒子と第1の中性粒子とを含む第1のプラズマを照射し、照射した前記第1のプラズマにより、前記基板上に第1のマスク膜を介して形成された第2のマスク膜をエッチングすることによって、それぞれ前記第2のマスク膜を含む前記第1のライン部と前記第2のライン部とを形成する第2のマスク膜エッチング工程と、
それぞれ前記第2のマスク膜を含む前記第1のライン部と前記第2のライン部とが形成された前記基板に第2の荷電粒子と第2の中性粒子とを含む第2のプラズマを照射し、照射した前記第2のプラズマにより、前記第1のマスク膜をエッチングすることによって、それぞれ前記第1のマスク膜を含む前記第1のライン部と前記第2のライン部とを形成する第1のマスク膜エッチング工程と
を有し、
前記第2のマスク膜が前記第1の中性粒子と反応する反応量の温度依存性は、前記第1のマスク膜が前記第2の中性粒子と反応する反応量の温度依存性よりも小さい、請求項5に記載のプラズマエッチング方法。 - 前記第1のマスク膜は、無機膜を含み、
前記第2のマスク膜は、有機膜を含み、
前記第1の中性粒子は、酸素ラジカルを含み、
前記第2の中性粒子は、フッ素ラジカルを含む、請求項3又は請求項6に記載のプラズマエッチング方法。 - 基板に荷電粒子と中性粒子とを含むプラズマを照射することによって、前記基板にプラズマエッチングを行うプラズマエッチング装置において、
前記基板を支持する支持部と、
前記支持部と対向するように設けられている電極と、
前記支持部に支持されている前記基板の面内における温度分布を調整する温度分布調整部と、
前記支持部に支持されている前記基板と、前記電極との間隔を調整する間隔調整部と、
前記温度分布調整部により前記温度分布を調整することによって、前記基板の面内における、前記基板が前記中性粒子と反応する反応量の分布を制御し、前記間隔調整部により前記間隔を調整することによって、前記基板の面内における前記荷電粒子の照射量の分布を制御する制御部と
を有する、プラズマエッチング装置。 - 前記プラズマエッチング装置は、照射した前記プラズマにより、前記基板上に形成されたマスク膜をエッチングすることによって、前記マスク膜を含むライン部を形成するものであり、
前記制御部は、前記ライン部を形成する際に、前記反応量の分布を制御することによって、前記基板の面内における前記ライン部の線幅の分布を制御し、前記照射量の分布を制御することによって、前記基板の面内における前記ライン部の高さの分布を制御するものである、請求項8に記載のプラズマエッチング装置。 - 前記プラズマエッチング装置は、前記基板に第1の荷電粒子と第1の中性粒子とを含む第1のプラズマを照射し、照射した前記第1のプラズマにより、前記基板上に第1のマスク膜を介して形成された第2のマスク膜をエッチングすることによって、前記第2のマスク膜を含む前記ライン部を形成し、前記第2のマスク膜を含む前記ライン部が形成された前記基板に第2の荷電粒子と第2の中性粒子とを含む第2のプラズマを照射し、照射した前記第2のプラズマにより、前記第1のマスク膜をエッチングすることによって、前記第1のマスク膜を含む前記ライン部を形成するものであり、
前記第2のマスク膜が前記第1の中性粒子と反応する反応量の温度依存性は、前記第1のマスク膜が前記第2の中性粒子と反応する反応量の温度依存性よりも小さい、請求項9に記載のプラズマエッチング装置。 - 前記基板の面内における、前記基板に供給される処理ガスの供給量又は組成の分布を調整する供給量分布調整部を有し、
前記制御部は、前記温度分布調整部により前記温度分布を調整するとともに、前記供給量分布調整部により、前記基板の面内における、前記供給量又は前記組成の分布を調整することによって、前記反応量の分布を制御するものである、請求項8に記載のプラズマエッチング装置。 - 前記プラズマエッチング装置は、照射した前記プラズマにより、前記基板上に形成されたマスク膜をエッチングすることによって、前記マスク膜を含み第1の間隔で配列する第1のライン部と、前記マスク膜を含み前記第1の間隔よりも大きい第2の間隔で配列する第2のライン部とを形成するものであり、
前記制御部は、前記第1のライン部と前記第2のライン部とを形成する際に、前記反応量の分布を制御することによって、前記基板の面内における、前記第1のライン部及び前記第2のライン部のそれぞれの線幅の分布を制御し、前記照射量の分布を制御することによって、前記基板の面内における、前記第1のライン部及び前記第2のライン部のそれぞれの高さの分布を制御するものであり、
前記第1のライン部が前記中性粒子と反応する第1の反応量の温度依存性は、前記第2のライン部が前記中性粒子と反応する第2の反応量の温度依存性よりも小さい、請求項11に記載のプラズマエッチング装置。 - 前記プラズマエッチング装置は、前記基板に第1の荷電粒子と第1の中性粒子とを含む第1のプラズマを照射し、照射した前記第1のプラズマにより、前記基板上に第1のマスク膜を介して形成された第2のマスク膜をエッチングすることによって、それぞれ前記第2のマスク膜を含む前記第1のライン部と前記第2のライン部とを形成し、それぞれ前記第2のマスク膜を含む前記第1のライン部と前記第2のライン部とが形成された前記基板に第2の荷電粒子と第2の中性粒子とを含む第2のプラズマを照射し、照射した前記第2のプラズマにより、前記第1のマスク膜をエッチングすることによって、それぞれ前記第1のマスク膜を含む前記第1のライン部と前記第2のライン部とを形成するものであり、
前記第2のマスク膜が前記第1の中性粒子と反応する反応量の温度依存性は、前記第1のマスク膜が前記第2の中性粒子と反応する反応量の温度依存性よりも小さい、請求項12に記載のプラズマエッチング装置。 - 前記第1のマスク膜は、無機膜を含み、
前記第2のマスク膜は、有機膜を含み、
前記第1の中性粒子は、酸素ラジカルを含み、
前記第2の中性粒子は、フッ素ラジカルを含む、請求項10又は請求項13に記載のプラズマエッチング装置。
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