JP2023065412A - 基板処理装置 - Google Patents
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- 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
- H01L21/6831—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 electrostatic chucks
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Abstract
Description
一実施形態に係る基板処理装置1について、図1を用いて説明する。図1は、一実施形態に係る基板処理装置1の一例を示す断面模式図である。
次に、かかる構成の基板処理装置1を用いたウエハWのエッチング処理について、図2及び図3を参照して説明する。図2は、一実施形態に係るエッチング処理を積層構造1に施すときの概要を示す図である。図3は、図2(a)に示した積層構造1の各層へのエッチング工程の一例を示す図である。
<シリコン含有反射防止膜94のエッチング時のプロセス条件>
圧力 50mT(6.67Pa)
HFパワー/LFパワー 300W/300W
ガス種 CF4、H2(H2添加なし、、CF4:H2=25:3又は25:6の割合でH2添加の3種類を実験)
ウエハ温度 可変
圧力 15mT(2.00Pa)
HFパワー/LFパワー 100W/750W
ガス種 N2、H2
ウエハ温度 可変
なお、以下の説明において「極低温」とは-30℃以下の温度をいい、「常温」とは0℃以上の温度をいう。また、供給されたN2ガスとH2ガスの混合ガスは第2の処理ガスの一例である。第2の処理ガスの他の例として、O2ガス、O2ガスとCO2ガスの混合ガス、O2ガスとSO2ガスの混合ガス、O2ガスとCOSガスの混合ガス等を使用してもよい。
<シリコン酸化膜92のエッチング時のプロセス条件>
圧力 25mT(3.33Pa)
HFパワー/LFパワー 0W/800W
ガス種 CF4、H2
ウエハ温度 -45℃
次に、H2ガスの添加量について、図5を参照しながら説明する。図5は、一実施形態に係るエッチング工程におけるH2の添加量と開口の間口の閉塞との関係を示す図である。図5の横軸は、ウエハ温度を示し、図5の縦軸は、シリコン含有反射防止膜94のエッチング工程においてCF4ガスとH2ガスの総流量(total flow)に対するH2ガスの流量比を示す。
0≦y≦-0.0078×x2-0.3938×x+11.877・・・(1)
これにより、第1の処理ガスにH2ガスを添加していくことで、CDシュリンクの効果をアシストすることができるとともに、シリコン酸化膜92に一部もしくは全面的に形成されていない箇所を生じることなく、レジストマスク95にパターンニングされた第2の開口部と同じく規則的に配列されたホール99を形成することができる。
次に、一実施形態に係るエッチング工程に用いるガス種とエッチング工程における堆積物の堆積状態との関係について、図6及び図7を参照しながら説明する。図6は、一実施形態に係るエッチング工程に用いるガス種と堆積物の堆積状態を模式的に示した図である。図7は、一実施形態に係るエッチング工程における表面反応について説明するための図である。
SiO-R+CF2→SiFx-R+CO
ここで、SiO-Rは有機物を含むシリコン含有膜の一例であり、SiFx-Rは有機物を含むシリコン含有膜をエッチングしたときの反応生成物の一例である。
以上に説明した本実施形態に係るエッチング工程を含む基板処理方法について、図8を参照しながら説明する。図8は、一実施形態に係るエッチング工程を含む基板処理方法の一例を示すフローチャートである。本処理は、制御部80により制御される。
次に、本実施形態に係るエッチング工程を含む基板処理方法を、積層構造2を有するウエハWに利用する例について、図9を参照しながら説明する。図9は、一実施形態に係る積層構造2の各層に対するエッチング工程を順に示す図である。
次に、本実施形態に係るエッチング工程を含む基板処理方法を、積層構造3を有するウエハWに利用する例について、図10を参照しながら説明する。図10は、一実施形態に係る積層構造3の各層に対するエッチング工程を順に示す図である。
[付記1]
シリコン含有膜である第1の膜と、前記第1の膜の上に形成され、第2の開口部を有する第2の膜と、前記第1の膜の下に位置する第3の膜と、前記第3の膜の下に位置し、上面視で互いに隣り合うゲートと不純物層とを有する基板であって、前記第2の開口部は上面視で前記不純物層と重なり合い、前記第2の開口部は上面視で前記ゲートと重ならない、前記基板を準備する工程と、
基板の温度を-30℃以下に制御する工程と、
前記第2の開口部を通じて前記第1の膜をエッチングする工程と、を含み、
前記第1の膜をエッチングする工程は、
CF4ガスを含む第1の処理ガスから生成されるプラズマを用いて前記第1の膜に形成される第1の開口部の断面の形状が、エッチングが進む程小さくなるように前記第1の膜をテーパ形状に形成し、
前記第1の膜をエッチングする工程の後、第2の処理ガスから生成されるプラズマを用いて、前記第1の開口部を通じて、前記基板の温度を-30℃以下に制御しながら、前記第3の膜をエッチングする工程をさらに含む、基板処理方法。
[付記2]
前記第1の処理ガスは、H2ガスを含む、
付記1に記載の基板処理方法。
[付記3]
前記第1の処理ガスは、前記基板の温度をx(℃)、前記第1の処理ガスの総流量に対する前記H2ガスの分圧比率をy(%)としたとき、
0≦y≦-0.0078×x2-0.3938×x+11.877の条件を満たす流量のH2ガスを含む、
付記2に記載の基板処理方法。
[付記4]
前記第1の膜は、有機物を含有する、
付記1~3のいずれか一項に記載の基板処理方法。
[付記5]
前記第1の膜は、有機含有シリコン酸化膜である、
付記4に記載の基板処理方法。
[付記6]
前記第1の膜は、反射防止膜もしくは低誘電率膜である、
付記1~5のいずれか一項に記載の基板処理方法。
[付記7]
前記第1の膜は、窒素を含有する、
付記1~6のいずれか一項に記載の基板処理方法。
[付記8]
前記第1の膜は、窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜である、
付記1~7のいずれか一項に記載の基板処理方法。
[付記9]
前記第3の膜は、有機膜、シリコン酸化膜、又はLow-k膜である、
付記1~8のいずれか一項に記載の基板処理方法。
[付記10]
前記第2の処理ガスは、N2ガスとH2ガスの混合ガス、O2ガス、O2ガスとCO2ガスの混合ガス、O2ガスとSO2ガスの混合ガス、又はO2ガスとCOSガスの混合ガスである、
付記1~9のいずれか一項に記載の基板処理方法。
[付記11]
前記第2の処理ガスは、CF4ガスとH2ガスの混合ガス、C4F8ガスとO2ガスとArとの混合ガス、C4F6ガスとO2ガスとArとの混合ガスである、
付記1~9のいずれか一項に記載の基板処理方法。
[付記12]
前記第2の処理ガスは、C4F8ガスとArガスとN2ガスとの混合ガスである、
付記1~9のいずれか一項に記載の基板処理方法。
[付記13]
処理容器内にてプラズマを生成するプラズマ生成部と、制御部とを有し、基板をエッチングする基板処理装置であって、
前記制御部は、
シリコン含有膜である第1の膜と、前記第1の膜の上に形成され、第2の開口部を有する第2の膜と、前記第1の膜の下に位置する第3の膜と、前記第3の膜の下に位置し、上面視で互いに隣り合うゲートと不純物層とを有する基板であって、前記第2の開口部は上面視で前記不純物層と重なり合い、前記第2の開口部は上面視で前記ゲートと重ならない、前記基板を準備する工程と、
基板の温度を-30℃以下に制御する工程と、
前記第2の開口部を通じて前記第1の膜をエッチングする工程と、を実行するように制御し、
前記第1の膜をエッチングする工程では、
CF4ガスを含む第1の処理ガスから生成されるプラズマを用いて前記第1の膜に形成される第1の開口部の断面の形状が、エッチングが進む程小さくなるように前記第1の膜をテーパ形状に形成し、
前記第1の膜をエッチングする工程の後、第2の処理ガスから生成されるプラズマを用いて、前記第1の開口部を通じて、前記基板の温度を-30℃以下に制御しながら、前記第3の膜をエッチングする工程をさらに実行するように制御する、
基板処理装置。
1 基板処理装置
10 処理容器
10s 内部空間
14 載置台
30 上部電極
32 部材
34 天板
36 支持体
38 ガス供給管
40 ガスソース群
42 バルブ群
44 流量制御器群
46 シールド
48 バッフルプレート
80 制御部
92 シリコン酸化膜
93 有機膜
94 シリコン含有反射防止膜
95 フォトレジスト
96、105、124 第2の開口部
97 第1の開口部
110 堆積物
Claims (13)
- シリコン含有膜である第1の膜と、前記第1の膜の上に形成され、第2の開口部を有する第2の膜と、前記第1の膜の下に位置する第3の膜と、前記第3の膜の下に位置し、上面視で互いに隣り合うゲートと不純物層とを有する基板であって、前記第2の開口部は上面視で前記不純物層と重なり合い、前記第2の開口部は上面視で前記ゲートと重ならない、前記基板を準備する工程と、
基板の温度を-30℃以下に制御する工程と、
前記第2の開口部を通じて前記第1の膜をエッチングする工程と、を含み、
前記第1の膜をエッチングする工程は、
CF4ガスを含む第1の処理ガスから生成されるプラズマを用いて前記第1の膜に形成される第1の開口部の断面の形状が、エッチングが進む程小さくなるように前記第1の膜をテーパ形状に形成し、
前記第1の膜をエッチングする工程の後、第2の処理ガスから生成されるプラズマを用いて、前記第1の開口部を通じて、前記基板の温度を-30℃以下に制御しながら、前記第3の膜をエッチングする工程をさらに含む、基板処理方法。 - 前記第1の処理ガスは、H2ガスを含む、
請求項1に記載の基板処理方法。 - 前記第1の処理ガスは、前記基板の温度をx(℃)、前記第1の処理ガスの総流量に対する前記H2ガスの分圧比率をy(%)としたとき、
0≦y≦-0.0078×x2-0.3938×x+11.877の条件を満たす流量のH2ガスを含む、
請求項2に記載の基板処理方法。 - 前記第1の膜は、有機物を含有する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記第1の膜は、有機含有シリコン酸化膜である、
請求項4に記載の基板処理方法。 - 前記第1の膜は、反射防止膜もしくは低誘電率膜である、
請求項1~5のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記第1の膜は、窒素を含有する、
請求項1~6のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記第1の膜は、窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜である、
請求項1~7のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記第3の膜は、有機膜、シリコン酸化膜、又はLow-k膜である、
請求項1~8のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記第2の処理ガスは、N2ガスとH2ガスの混合ガス、O2ガス、O2ガスとCO2ガスの混合ガス、O2ガスとSO2ガスの混合ガス、又はO2ガスとCOSガスの混合ガスである、
請求項1~9のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記第2の処理ガスは、CF4ガスとH2ガスの混合ガス、C4F8ガスとO2ガスとArとの混合ガス、C4F6ガスとO2ガスとArとの混合ガスである、
請求項1~9のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記第2の処理ガスは、C4F8ガスとArガスとN2ガスとの混合ガスである、
請求項1~9のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 処理容器内にてプラズマを生成するプラズマ生成部と、制御部とを有し、基板をエッチングする基板処理装置であって、
前記制御部は、
シリコン含有膜である第1の膜と、前記第1の膜の上に形成され、第2の開口部を有する第2の膜と、前記第1の膜の下に位置する第3の膜と、前記第3の膜の下に位置し、上面視で互いに隣り合うゲートと不純物層とを有する基板であって、前記第2の開口部は上面視で前記不純物層と重なり合い、前記第2の開口部は上面視で前記ゲートと重ならない、前記基板を準備する工程と、
基板の温度を-30℃以下に制御する工程と、
前記第2の開口部を通じて前記第1の膜をエッチングする工程と、を実行するように制御し、
前記第1の膜をエッチングする工程では、
CF4ガスを含む第1の処理ガスから生成されるプラズマを用いて前記第1の膜に形成される第1の開口部の断面の形状が、エッチングが進む程小さくなるように前記第1の膜をテーパ形状に形成し、
前記第1の膜をエッチングする工程の後、第2の処理ガスから生成されるプラズマを用いて、前記第1の開口部を通じて、前記基板の温度を-30℃以下に制御しながら、前記第3の膜をエッチングする工程をさらに実行するように制御する、
基板処理装置。
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