JP5524362B2 - 基板処理方法 - Google Patents
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P(Turbo Molecular Pump)25と、チャンバ22及びTMP25の間に配置され、チャンバ22内の圧力を制御する可変式バタフライバルブとしてのAPC(Adaptive Pressure Control)バルブ26とを有する。
えば塗布処理によって反射防止膜53が形成される。反射防止膜53は或る特定の波長の光、例えば、フォトレジスト膜54に向けて照射されるArFエキシマレーザ光を吸収する色素を含む高分子樹脂からなり、フォトレジスト膜54を透過したArFエキシマレーザ光がSiON膜52によって反射されて再びフォトレジスト膜54に到達するのを防止する。フォトレジスト膜54は、反射防止膜53上に例えばスピンコータ(図示省略)を用いて形成される。フォトレジスト膜54はポジ型の感光性樹脂からなり、ArFエキシマレーザ光に照射されるとアルカリ可溶性に変質する。
ファスカーボン膜51に転写するエッチングステップを同一チャンバ内で連続して行うこともできる。
シリコン基材上に中間層及び開口幅60nmの開口部を有するフォトレジスト膜を備えたウエハQを用い、チャンバ内圧力を1×10Pa(75mTorr)に、ウエハQの温度を50℃に設定し、デポ性ガスとしてCHF3ガスを、300sccmでチャンバ内へ供給し、バイアス電力を300Wとしてプラズマを発生させ、フォトレジスト膜の開口部を縮小するシュリンク処理を施したところ、処理開始0.5分後のデポ堆積厚さは、31nm(開口幅:29nm)、処理開始1分後のデポ堆積厚さは、32nm(開口幅:28nm)、処理開始3分後のデポ堆積厚さは、33nm(開口幅:27nm)であった。
リンクされた開口幅の開口部65を有するアモルファスカーボン膜61を備えたウエハQについては、別途、公知の方法によってエッチング処理が施され、目的とするパターン寸法のウエハQが調製される。
初期開口幅が60nmのフォトレジスト膜64、反射防止膜63及びSiON膜62を有するウエハQについて、デポ性ガスとしてCHF3ガス、異方性エッチングガスとしてCF3Iガスを用い、チャンバ内圧力、バイアス電力、及びガス流量比をそれぞれ変化させてシュリンク及び中間層エッチング処理(1ステップアプローチ処理)を施し、処理開始1分後のフォトレジスト膜の表面及びアッシング処理後の下層レジスト層表面を観察した。
デポ性ガス:CHF3ガス、異方性エッチングガス:CF3I、流量比:CHF3/CF3I=4:1、チャンバ内圧力:2×10Pa(150mTorr)、バイアス電力:750+300W、ウエハ温度:60℃としてイニシャル開口幅75nmのフォトレジスト膜64を有するウエハQについて1ステップアプローチ処理を施し、試験開始後30秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒及び300秒後のシュリンク量及び反射防止膜63、SiON膜62のエッチング状態を観察したところ、試験開始後30〜90秒後は、反射防止膜63を抜いている間に、側壁にデポ(ポリマー)が堆積し続け、次第にその厚さが大きくなった。また、試験開始後90〜120秒後までは、さらにシュリンクが進み、SiON膜62のエッチングが始まった。その後、試験開始後120〜180秒後は、SiON膜62が完全に抜け、シュリンク量が収束した。
したデポに衝突して、該デポを除去し、さらに、下地層である反射防止膜73及びSiON膜72をエッチングする。このように、CF3I・H2反応生成ガスから発生したイオンやラジカルは、未反応のCF3Iガスから発生したイオンやラジカルと協働して、開口部75の開口幅をシュリンクしながら、フォトレジスト膜74及びフォトレジスト膜74に堆積したデポ76によって覆われていない開口部底部の反射防止膜73及びSiON膜72をエッチングする(図6(C))。
初期開口幅が60nmのフォトレジスト膜74、反射防止膜73及びSiON膜72を有するウエハQについて、処理ガスとしてCF3IガスとH2ガスとの混合ガスを用い、チャンバ内圧力、バイアス電力、ガス流量比及び処理時間をそれぞれ変化させてシュリンクエッチング処理を施し、処理後のフォトレジスト膜の表面及びアッシング処理後の下層レジスト層表面を観察した。
12,13,14 プロセスモジュール
50、60、70 シリコン基材
51、61、71 アモルファスカーボン膜(下層レジスト膜)
52、62、72 SiON膜
53、63、73 反射防止膜
54、64、74 フォトレジスト膜
55、65、75 開口部
56、66、76 デポ
Claims (6)
- 処理対象層、中間層及びマスク層が順に積層され、前記マスク層は前記中間層の一部を露出させる開口部を有する基板を処理する基板処理方法であって、
CF 3 Iガス又はCF 3 Brガスと水素ガスとの混合ガスから生成されたプラズマによって前記マスク層の前記開口部の側壁面にデポを堆積させる開口幅縮小ステップと、前記開口部の底部を形成する前記中間層をエッチングするエッチングステップとを1ステップで行うシュリンクエッチングステップを有し、
前記CF 3 Iガス又は前記CF 3 Brガスから生成されたプラズマは、前記開口部の周辺部をエッチングしてテーパ状壁面を形成することを特徴とする基板処理方法。 - 前記シュリンクエッチングステップにおける前記CF 3 Iガス又は前記CF 3 Brガスと前記水素ガスとの混合比は、4:1乃至2:3であることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。
- 前記シュリンクエッチングステップにおいて、前記基板に100W〜500Wのバイアス電力を印加することを特徴とする請求項1又は2記載の基板処理方法。
- 前記シュリンクエッチングステップにおいて、前記基板を収容するチャンバ内圧力を2.6Pa(20mTorr)乃至2×10Pa(150mTorr)に調整することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記シュリンクエッチングステップにおいて、エッチングされる前記中間層は、前記マスク層の下方に積層された反射防止膜及びシリコン含有膜、反射防止膜及び金属膜又はシリコン含有有機膜であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記シュリンクエッチングステップによって前記開口幅が縮小された前記マスク層の開口部に対応する開口部を有する前記中間層の開口部を前記処理対象層に転写する処理対象層エッチングステップを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の基板処理方法。
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