KR101449081B1 - 기판 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 후속 공정의 처리에 악영향이 미치는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 방법을 제공한다. 서셉터(12)에 웨이퍼(W)를 탑재한 후, 상부 포토 레지스트층(40)에 형성된 개구부(41)의 폭을 축소할 때에는, 서셉터(12)에 플라즈마 생성용의 고주파 전력만을 인가해서 CF4 가스 및 CH4 가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 폭이 축소된 개구부(41)를 거쳐서 하드 마스크층(39)에 개구부(42)를 형성하면서, 해당 개구부(42)의 폭을 축소할 때에는, 서셉터(12)에 이온 인입용 및 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가해서 CF4 가스, CH4 가스 및 O2 가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 또한 하부 포토 레지스트층(38)에 형성된 개구부(43)의 폭을 축소할 때에는, 서셉터(12)에 플라즈마 생성용의 고주파 전력만을 인가해서 C4F8 가스 및 O2 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다.
Description
본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 마스크로서 이용되는 층에 형성된 개구부의 폭을 축소하는 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 가공의 미세화에 수반하여, 플라즈마 에칭시에 이용되는 마스크층에 형성된 개구부의 폭을 축소하는 다양한 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 도 10a에 도시하는 것과 같이 기판으로서의 웨이퍼에 형성된 상부 포토 레지스트층(100)에서의 개구부(101)의 폭의 축소 방법으로서, CH4 가스의 플라즈마가 탄소 및 수소를 포함하는 퇴적물을 다량으로 발생시키는 것에 착안해서, CH4 가스를 포함하는 처리 가스를 이용하는 방법이 제안되어 있다. 구체적으로는, CH4(메탄) 가스 및 Ar 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 해당 플라즈마로부터 발생하는 퇴적물(102)을 개구부(101) 내에 퇴적시켜서 해당 개구부(101)의 폭(W1)을 축소시킨다(도 10b)(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
그러나, 퇴적물(102)은 등방(等方)적으로 퇴적하기 때문에, 개구부(101)의 측부뿐만 아니라 바닥부에도 퇴적한다(도 10c 중의 두께 T1의 퇴적물(102)을 참조). 바닥부에 퇴적한 퇴적물(102)은 후속 공정에 있어서의 포토 레지스트층(100) 아래의 피처리층, 예를 들면, 실리콘을 포함하는 하드 마스크층(103)의 에칭을 저해한다.
또한, 하드 마스크층(103)에 있어서 플라즈마를 이용하여 에칭(etching)에 의해 개구부를 형성할 때에, 해당 개구부 내에 해당 플라즈마로부터 발생하는 퇴적물을 퇴적시켜서 해당 개구부의 단면 형상을 테이퍼(taper) 형상으로 성형하는 것이 실행되고 있다. 이 때, 가스로서 C4F8 가스나 C4F6 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시키면, 해당 플라즈마는 하드 마스크(hard mask)를 효율적으로 에칭할 뿐만 아니라, 하드 마스크 중의 실리콘과 반응해서 퇴적물로서 이용할 수 있는 CF계의 반응 생성물을 다량으로 발생시키므로, 에칭의 효율화 및 테이퍼 형상 형성 촉진의 관점에서, C4F8 가스나 C4F6 가스가 많이 이용되고 있다.
그러나, CF계의 반응 생성물은 개구부뿐만 아니라 웨이퍼가 처리되는 챔버 내부의 구성 부품의 표면에 다량으로 부착된다. 해당 부착된 CF계의 반응 생성물은 후속 공정에 있어서의 에칭, 예를 들면, 하드 마스크층 아래의 하부 포토 레지스트층의 에칭시에 분해되어 불소를 발생시킨다. 이 불소로부터 발생하는 플라즈마는 하부 포토 레지스트층의 에칭에 영향을 주고, 그 결과 하부 포토 레지스트층에 형성되는 개구부의 형상을 소망하는 형상으로 성형할 수 없는 경우가 있다.
또한, 하부 포토 레지스트층의 에칭에 있어서의 개구부의 형성 후, 플라즈마를 이용하여 해당 개구부의 폭을 축소시킬 때, C4F6 가스를 이용하면 CF계의 반응 생성물이 다량으로 발생하고, 해당 CF계의 반응 생성물은 개구부 내뿐만 아니라 잔존(殘存)하고 있는 하드 마스크층 위에도 퇴적된다. 해당 하드 마스크의 위에 퇴적된 CF계의 반응 생성물은, 후속 공정에 있어서의 하드 마스크층이나 하부 포토 레지스트층의 제거시, 하드 마스크층의 마스크로서 기능하여, 하드 마스크층 등의 제거를 방해한다.
본 발명은 후속 공정의 처리에 악영향이 미치는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 기판 처리 방법은, 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 1 주파수보다 높은 제 2 주파수의 고주파 전력이 인가되는 탑재대 상에 탑재되고, 피처리층 상에 하부 포토 레지스트층, 실리콘을 포함하는 하드 마스크층 및 상부 포토 레지스트층이 순서대로 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서, 상기 상부 포토 레지스트층에 형성되고, 또한 상기 하드 마스크층을 노출시키는 제 1 개구부의 폭(width)을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 1 폭축소 스텝과, 상기 폭이 축소된 제 1 개구부를 거쳐서 상기 하드 마스크층에 상기 하부 포토 레지스트층을 노출시키는 제 2 개구부를 형성하면서, 상기 제 2 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 2 폭축소 스텝과, 상기 폭이 축소된 제 2 개구부를 거쳐서 상기 하부 포토 레지스트층에 상기 피처리층을 노출시키는 제 3 개구부를 형성하는 제 3 개구부 형성 스텝과, 상기 형성된 제 3 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 3 폭축소 스텝을 포함하며, 상기 제 1 폭축소 스텝에서는 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 CF4 가스 및 CH4 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 상기 제 2 폭축소 스텝에서는 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 2 주파수의 고주파 전력을 인가하여 적어도 CF4 가스 및 CH4 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키며, 상기 제 3 폭축소 스텝에서는 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 적어도 C4F8 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 상기 제 1 폭축소 스텝에서는, 상기 CF4 가스의 유량이 100sccm ~ 500sccm이고, 상기 CH4 가스의 유량이 20sccm ~ 30sccm인 것을 특징으로 한다.
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상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 4에 기재된 기판 처리 방법은, 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 1 주파수보다 높은 제 2 주파수의 고주파 전력이 인가되는 탑재대 상에 탑재되고, 피처리층 상에 하부 포토 레지스트층, 실리콘을 포함하는 하드 마스크층 및 상부 포토 레지스트층이 순서대로 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 상부 포토 레지스트층에 형성되고, 또한 상기 하드 마스크층을 노출시키는 제 1 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 1 폭축소 스텝과, 상기 폭이 축소된 제 1 개구부를 거쳐서 상기 하드 마스크층에 상기 하부 포토 레지스트층을 노출시키는 제 2 개구부를 형성하는 제 2 개구부 형성 스텝과, 상기 제 2 개구부를 거쳐서 상기 피처리층을 노출시키는 제 3 개구부를 형성하는 제 3 개구부 형성 스텝과, 상기 형성된 제 3 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 2 폭축소 스텝을 포함하며, 상기 제 1 폭축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 CF4 가스 및 CH4 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 상기 제 2 폭축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 2 주파수의 고주파 전력을 인가하여 적어도 CF4 가스 및 CH4 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 상기 제 3 폭축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 적어도 C4F8 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 상기 제 1 폭축소 스텝에서는, 상기 CF4 가스의 유량이 100sccm ~ 500sccm이고, 상기 CH4 가스의 유량이 20sccm ~ 30sccm인 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 4 기재의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 폭이 축소된 제 3 개구부를 거쳐서 상기 피처리층을 에칭하는 피처리층 에칭 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 6에 기재된 기판 처리 방법은, 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 1 주파수보다 높은 제 2 주파수의 고주파 전력이 인가되는 탑재대 상에 탑재되고, 피처리층 상에 하부 포토 레지스트층, 실리콘을 포함하는 하드 마스크층 및 상부 포토 레지스트층이 순서대로 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서, 상기 상부 포토 레지스트층에 형성되고, 또한 상기 하드 마스크층을 노출시키는 제 1 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 1 폭축소 스텝과, 상기 폭이 축소된 제 1 개구부를 거쳐서 상기 하드 마스크층에 상기 하부 포토 레지스트층을 노출시키는 제 2 개구부를 형성하면서, 상기 제 2 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 2 폭축소 스텝과, 상기 폭이 축소된 제 2 개구부를 거쳐서 상기 하부 포토레지스트층에 상기 피처리층을 노출시키는 제 3 개구부를 형성하는 제 3 개구부 형성 스텝을 가지며, 상기 제 1 폭축소 스텝에서는 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 CF4 가스 및 CH4 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키며, 상기 제 2 폭축소 스텝에서는 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 2 주파수의 고주파 전력을 인가하여 적어도 CF4 가스 및 CH4 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고, 상기 제 1 폭축소 스텝에서는, 상기 CF4 가스의 유량이 100sccm ~ 500sccm이고, 상기 CH4 가스의 유량이 20sccm ~ 30sccm인 것을 특징으로 한다.
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청구항 7에 기재된 기판 처리 방법은, 청구항 6에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제 3 개구부를 거쳐서 상기 피처리층을 에칭하는 피처리층 에칭 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 1에 기재된 기판 처리 방법에 의하면, 제 1 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소할 때에, 탑재대에 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 CF4 가스 및 CH4 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 이 때, CH4 가스의 플라즈마는 퇴적물을 발생시키고, 해당 퇴적물은 제 1 개구부 내에 퇴적한다. 한편, CF4 가스의 플라즈마 중의 불소 라디칼(radical)은, CH4 가스의 플라즈마가 공급하는, 퇴적물의 원료가 되는 탄소 중 잉여가 되는 탄소와 결합하여, 해당 잉여가 된 탄소가 수소와 결합하는 것을 방지해서 잉여의 퇴적물이 발생하는 것을 억제한다. 또한, 탑재대에 인가된, 제 1 주파수보다도 높은 제 2 주파수의 고주파 전력은 해당 탑재대에 인입력이 약한 바이어스(bias) 전위를 발생시키고, 해당 바이어스 전위에 의해 인입된 CF4 가스의 플라즈마 중의 이온은 제 1 개구부의 바닥부에 퇴적한 퇴적물을 스퍼터링(sputtering)한다. 따라서, 제 1 개구부의 바닥부에 퇴적물이 퇴적하지 않는다. 또한, CF4 가스의 유량이 100sccm ~ 500sccm이고, CH4 가스의 유량이 20sccm ~ 30sccm이므로, 퇴적물이 과잉으로 발생하여 제 1 개구부의 저부에 있어서 퇴적물이 퇴적하는 것을 방지함과 아울러, 퇴적물의 발생량이 적게 제 1 개구부의 폭을 소망의 값까지 축소할 수 없게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 하드 마스크층에 제 2 개구부를 형성하면서, 해당 제 2 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소할 때에, 탑재대에 제 1 주파수의 고주파 전력 및 제 2 주파수의 고주파 전력을 인가하여 적어도 CF4 가스 및 CH4 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 이 때, CF4 가스로부터 발생한 플라즈마는 하드 마스크 중의 실리콘과 반응해서 CF계의 반응 생성물을 발생시키고, 해당 CF계의 반응 생성물은 제 2 개구부의 측부에 측부 보호막으로서 퇴적하지만, CF4 가스의 플라즈마는 C4F8 가스의 플라즈마나 C4F6 가스의 플라즈마와 같이 다량의 CF계의 반응 생성물을 발생시키지 않는다. 따라서, 기판이 처리되는 처리실 내부의 구성 부품의 표면 등에 CF계의 반응 생성물이 다량으로 부착하지 않는다.
제 3 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소할 때, 탑재대에 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 적어도 C4F8 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 이 때, C4F8 가스의 플라즈마는 CF계의 반응 생성물을 발생시키고, 해당 CF계의 반응 생성물은 제 3 개구부 내 및 해당 제 3 개구부가 형성되는 층 위의 층 표면에 퇴적하지만, C4F8 가스의 플라즈마는 C4F6의 플라즈마만큼 CF계의 반응 생성물을 다량으로 발생시키지 않는다. 또한, 탑재대에 인가된, 제 1 주파수보다도 높은 제 2 주파수의 고주파 전력은 해당 탑재대에 인입력이 약한 바이어스 전위를 발생시키고, 해당 바이어스 전위에 의해 인입된 플라즈마 중의 이온은 제 3 개구부의 바닥부 및 해당 제 3 개구부가 형성되는 층 위의 층 표면에 퇴적한 CF계의 반응 생성물을 스퍼터링한다. 따라서, 제 3 개구부의 바닥부 및 해당 제 3 개구부가 형성되는 층 위의 층 표면에 CF계의 반응 생성물이 퇴적하지 않는다.
이상에 의해, 제 1 폭축소 스텝, 제 2 폭축소 스텝 및 제 3 폭축소 스텝은 후속 공정의 처리에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
청구항 2에 기재된 기판 처리 방법에 의하면, 제 3 개구부 형성 스텝에 앞서 제 1 폭축소 스텝 및 제 2 폭축소 스텝을 반복한다. 즉, 제 2 폭축소 스텝에 있어서 제 2 개구부를 도중까지 형성한 후, 제 1 폭축소 스텝을 실행해서 해당 탑재대에 인입력이 약한 바이어스 전위만을 발생시키면 제 2 개구부의 깊이 방향으로의 형성이 중단된다. 그 후, 제 1 폭축소 스텝에 있어서 CH4 가스의 플라즈마로부터 발생하는 퇴적물이 제 2 개구부의 바닥부 이외에, 즉 측부에 퇴적한다. 그 결과, 테이퍼 형상의 성형을 촉진할 수 있고, 이로써 제 2 개구부의 폭을 더욱 축소시킬 수 있다.
청구항 3에 기재된 기판 처리 방법에 의하면, 폭이 축소된 제 3 개구부를 통해 피처리층이 에칭되므로, 피처리층에 극히 소폭의 개구부를 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 방법으로서의 다단계 폭축소· 에칭 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도,
도 2는 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법으로서의 다단계 폭축소·에칭 처리가 실시되는 웨이퍼의 적층 구조를 개략적으로 도시하는 확대 단면도,
도 3은 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법으로서의 다단계 폭축소·에칭 처리를 도시하는 흐름도,
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 있어서의 스텝 S31의 처리 내용을 도시하는 공정도,
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 있어서의 스텝 S32의 처리 내용을 도시하는 공정도,
도 6a 내지 도 6c는 도 3에 있어서의 스텝 S34의 처리 내용을 도시하는 공정도,
도 7a 내지 도 7c는 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 제 1 변형예를 도시하는 공정도,
도 8a 내지 도 8c는 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 제 2 변형예를 도시하는 공정도,
도 9a 내지 도 9c는 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 제 3 변형예를 도시하는 공정도,
도 10a 내지 도 10c는 종래의 폭축소 처리의 처리 내용을 도시하는 공정도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법으로서의 다단계 폭축소·에칭 처리가 실시되는 웨이퍼의 적층 구조를 개략적으로 도시하는 확대 단면도,
도 3은 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법으로서의 다단계 폭축소·에칭 처리를 도시하는 흐름도,
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 있어서의 스텝 S31의 처리 내용을 도시하는 공정도,
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 있어서의 스텝 S32의 처리 내용을 도시하는 공정도,
도 6a 내지 도 6c는 도 3에 있어서의 스텝 S34의 처리 내용을 도시하는 공정도,
도 7a 내지 도 7c는 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 제 1 변형예를 도시하는 공정도,
도 8a 내지 도 8c는 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 제 2 변형예를 도시하는 공정도,
도 9a 내지 도 9c는 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 제 3 변형예를 도시하는 공정도,
도 10a 내지 도 10c는 종래의 폭축소 처리의 처리 내용을 도시하는 공정도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법으로서의 다단계 폭축소·에칭 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1에 있어서, 플라즈마 처리 장치(10)는, 예를 들면, 직경이 300㎜인 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(11)를 갖고, 해당 챔버(11) 내에는 반도체 디바이스용의 웨이퍼(W)를 탑재하는 원기둥 형상의 서셉터(12)(탑재대)가 배치되어 있다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 챔버(11)의 내측벽과 서셉터(12)의 측면에 의해, 서셉터(12) 상방의 가스를 챔버(11)의 밖으로 배출하는 유로로서 기능하는 측방 배기로(13)가 형성된다. 이 측방 배기로(13)의 도중에는 배기 플레이트(14)가 배치된다.
배기 플레이트(14)는 다수의 관통 구멍을 갖는 판형상 부재이며, 챔버(11) 내부를 상부와 하부로 구획하는 구획판으로서 기능한다. 배기 플레이트(14)에 의해 구획된 챔버(11) 내부의 상부(이하, 「반응실」이라고 한다)(15)에는 플라즈마가 발생한다. 또한, 챔버(11) 내부의 하부(이하, 「배기실(매니폴드(manifold))」이라고 한다)(16)에는 챔버(11) 내의 가스를 배출하는 배기관(17)이 접속된다. 배기 플레이트(14)는 반응실(15)에 발생하는 플라즈마를 포착 또는 반사해서 매니폴드(16)로의 누설을 방지한다.
배기관(17)에는 TMP(Turbo Molecular Pump) 및 DP(Dry Pump)(모두 도시하지 않음)가 접속되고, 이들의 펌프는 챔버(11) 내를 진공 흡인해서 감압한다. 구체적으로는, DP는 챔버(11) 내를 대기압으로부터 중진공 상태(예를 들면, 1.3×10 ㎩(0.1 Torr) 이하)까지 감압하고, TMP는 DP와 협동해서 챔버(11) 내를 중진공 상태보다 낮은 압력인 고진공 상태(예를 들면, 1.3× 10-3 ㎩(1.0×10-5 Torr) 이하)까지 감압한다. 또한, 챔버(11) 내의 압력은 APC 밸브(도시하지 않음)에 의해 제어된다.
챔버(11) 내의 서셉터(12)에는 제 1 고주파 전원(18)이 제 1 정합기(19)를 사이에 두고 접속되고, 또한 제 2 고주파 전원(20)이 제 2 정합기(21)를 사이에 두고 접속되어 있으며, 제 1 고주파 전원(18)은 비교적 낮은 주파수(제 1 주파수), 예를 들면, 2㎒의 이온 인입용의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가하고, 제 2 고주파 전원(20)은 비교적 높은 주파수(제 2 주파수), 예를 들면, 100㎒의 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가한다. 이에 따라, 서셉터(12)는 전극으로서 기능한다. 또한, 제 1 정합기(19) 및 제 2 정합기(21)는 서셉터(12)로부터의 고주파 전력의 반사를 저감해서 고주파 전력의 서셉터(12)로의 인가 효율을 최대로 한다.
서셉터(12)의 상부에는, 정전 전극판(22)을 내부에 갖는 정전 척(23)이 배치되어 있다. 정전 척(23)은 임의의 직경을 갖는 하부 원판 형상 부재 위에, 해당 하부 원판 형상 부재보다 직경이 작은 상부 원판 형상 부재를 겹친 형상을 갖는다. 또한, 정전 척(23)은 세라믹스로 구성되어 있다.
정전 전극판(22)에는 직류 전원(24)이 접속되어 있고, 정전 전극판(22)에 양(+)의 직류 전압이 인가되면, 웨이퍼(W)에 있어서의 정전 척(23) 쪽의 면(이하, 「이면」이라고 한다)에는 음(-)전위가 발생해서 정전 전극판(22) 및 웨이퍼(W)의 이면의 사이에 전위차가 발생하고, 해당 전위차에 기인하는 쿨롱(coulomb)력 또는 존슨· 라벡(Johnsen-Rahbek)력에 의해, 웨이퍼(W)는 정전 척(23)의 상부 원판 형상 부재 상에 흡착 유지된다.
또한, 정전 척(23)에는, 흡착 유지된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 링 형상 부재인 포커스 링(25)이 탑재된다. 포커스 링(25)은 도전체, 예를 들면, 웨이퍼(W)를 구성하는 재료와 동일한 단결정 실리콘에 의해 구성된다. 포커스 링(25)은 도전체로 이루어지므로, 플라즈마의 분포 영역을 웨이퍼(W) 위뿐만 아니라 해당 포커스 링(25) 위까지 확대해서 웨이퍼(W)의 주연부상에 있어서의 플라즈마의 밀도를 해당 웨이퍼(W)의 중앙부 상에 있어서의 플라즈마의 밀도와 같은 정도로 유지한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 전면에 실시되는 플라즈마 에칭 처리의 균일성을 확보할 수 있다.
서셉터(12)의 내부에는, 예를 들면, 원주 방향으로 연장하는 고리 형상의 냉매실(26)이 마련된다. 이 냉매실(26)에는, 칠러 유닛(chiller unit)(도시하지 않음)로부터 냉매용 배관(27)을 거쳐서 저온의 냉매, 예를 들면, 냉각수나 갈덴(Galden)(등록상표)이 순환 공급된다. 해당 저온의 냉매에 의해 냉각된 서셉터(12)는 정전 척(23)을 거쳐서 웨이퍼(W) 및 포커스 링(25)을 냉각한다.
정전 척(23)에 있어서의 상부 원판 형상 부재의 상면의 웨이퍼(W)가 흡착 유지되는 부분(이하, 「흡착면」이라고 한다)에는, 복수의 전열 가스 공급 구멍(28)이 개구하고 있다. 이들 복수의 전열 가스 공급 구멍(28)은 전열 가스 공급 라인(29)을 거쳐서 전열 가스 공급부(도시하지 않음)에 접속되고, 해당 전열 가스 공급부는 전열 가스로서의 He(헬륨) 가스를 전열 가스 공급 구멍(28)을 거쳐서 흡착면 및 웨이퍼(W)의 이면의 간극에 공급한다. 흡착면 및 웨이퍼(W)의 이면의 간극에 공급된 헬륨 가스는 웨이퍼(W)의 열을 정전 척(23)에 효과적으로 전달한다.
챔버(11)의 천장부에는 서셉터(12)와 대향하도록 샤워 헤드(30)가 배치되어 있다. 샤워 헤드(30)는 상부 전극(31)과, 해당 상부 전극(31)을 착탈 가능하게 매달아 지지하는 쿨링 플레이트(cooling plate)(32)와, 해당 쿨링 플레이트(32)를 덮는 덮개(33)를 갖는다. 상부 전극(31)은 두께 방향으로 관통하는 다수의 가스 구멍(34)을 갖는 도전성의 원판 형상 부재로 이루어진다. 또한, 쿨링 플레이트(32)의 내부에는 버퍼실(35)이 마련되고, 이 버퍼실(35)에는 처리 가스 도입관(36)이 접속되어 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에서는, 처리 가스 도입관(36)으로부터 버퍼실(35)로 공급된 처리 가스가 가스 구멍(34)을 거쳐서 반응실(15) 내부로 도입되고, 해당 도입된 처리 가스는 제 2 고주파 전원(20)으로부터 서셉터(12)를 거쳐서 반응실(15) 내부로 인가된 플라즈마 생성용의 고주파 전력에 의해 전리(電離)되어서 플라즈마가 된다. 해당 플라즈마는, 제 1 고주파 전원(18)이 서셉터(12)에 인가하는 이온 인입용의 고주파 전력에 의해 탑재 웨이퍼(W)를 향해서 인입되어, 해당 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 실시한다.
상술한 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성 부품의 동작은, 플라즈마 처리 장치(10)가 구비하는 제어부(도시하지 않음)의 CPU가 플라즈마 에칭 처리에 대응하는 프로그램에 따라 제어한다.
도 2는 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법으로서의 다단계 폭축소·에칭 처리가 실시되는 웨이퍼의 적층 구조를 개략적으로 도시하는 확대 단면도이다.
도 2에 있어서, 웨이퍼는 피처리층(37) 상에 있어서 아래부터 순서대로 형성된 하부 포토 레지스트층(38), 하드 마스크층(39) 및 상부 포토 레지스트층(40)을 구비한다. 하부 포토 레지스트층(38) 및 상부 포토 레지스트층(40)은, 예를 들면, 포지티브(positive)형의 감광성(感光性) 수지로 이루어지고, 상부 포토 레지스트층(40)은 리소그래피(lithography)에 의해 소정의 패턴을 갖도록 형성되며, 각 위치에 있어서 하드 마스크층(39)을 노출시키는 개구부(41)(제 1 개구부)를 갖는다. 하부 포토 레지스트층(38)은 유기막이나 카본(carbon)을 주체로 한 막으로 이루어진다.
이 웨이퍼(W)에서는, 후술하는 다단계 폭축소· 에칭 처리에 의해, 하드 마스크층(39)에 있어서 도면 중 파선으로 도시하는 테이퍼 형상의 개구부(42)(제 2 개구부)가 형성되고, 하부 포토 레지스트층(38)에 있어서 도면 중 파선으로 도시하는 개구부(43)(제 3 개구부)가 형성된다. 개구부(42) 및 개구부(43)는 각각 하드 마스크층(39) 및 하부 포토 레지스트층(38)을 두께 방향으로 관통하고, 개구부(42)의 폭은 개구부(41)의 폭보다도 작고, 개구부(43)의 폭은 개구부(42)의 폭보다도 작다.
도 3은 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법으로서의 다단계 폭축소·에칭 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 3에 있어서, 우선, 도 2에 도시하는 웨이퍼(W)를 챔버(11) 내로 반입해서 서셉터(12)의 흡착면 상에 탑재하고, 웨이퍼(W)를 서셉터(12)에 의해 흡착 유지한다.
이어서, 플라즈마를 이용하여 개구부(41)의 폭을 축소하고(스텝 S31)(제 1 폭축소 스텝), 해당 개구부(41)의 폭이 소망값까지 축소되면, 플라즈마를 이용하여, 폭이 축소된 개구부(41)를 거쳐서 하드 마스크층(39)에 에칭에 의해 개구부(42)를 형성하면서, 해당 개구부(42)의 폭을 축소한다(스텝 S32)(제 2 폭축소 스텝).
이어서, 개구부(42)가 하드 마스크층(39)을 두께 방향으로 관통해서 하부 포토 레지스트층(38)을 노출시키면, 플라즈마를 이용하여, 폭이 축소된 개구부(42)를 거쳐서 하부 포토 레지스트층(38)에 에칭에 의해 개구부(43)를 형성한다(스텝 S33)(제 3 개구부 형성 스텝).
이어서, 개구부(43)가 하부 포토 레지스트층(38)을 두께 방향으로 관통해서 피처리층(37)을 노출시키면, 플라즈마를 이용하여, 개구부(43)의 폭을 축소한다(스텝 S34)(제 3 폭축소 스텝).
이어서, 개구부(43)의 폭이 소망값까지 축소되면, 플라즈마를 이용하여, 해당 폭이 축소된 개구부(43)를 거쳐서 피처리층(37)에 에칭에 의해 개구부를 형성하고(스텝 S35)(피처리층 에칭 스텝), 그 후 본 처리를 종료한다.
이하, 도 3의 처리에 있어서의 스텝 S31, S32 및 S34의 처리 내용에 대해서 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 있어서의 스텝 S31의 처리 내용을 도시하는 공정도이다.
도 4a 내지 도 4c에 있어서, 우선, 샤워 헤드(30)로부터 반응실(15) 내부로 CF4 가스 및 CH4 가스의 혼합 가스를 처리 가스로서 도입하고(도 4a), 제 2 고주파 전원(20)으로부터 서셉터(12)를 거쳐서 반응실(15) 내부로 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가해서 CF4 가스 및 CH4 가스로부터 각각 플라즈마를 발생시킨다. CH4 가스로부터 발생한 플라즈마는 탄소 및 수소를 포함하는 CH계 퇴적물(44)을 발생시키고, 해당 CH계 퇴적물(44)은 개구부(41) 내에 있어서 등방적으로 퇴적한다. 한편, CF4 가스로부터 발생한 플라즈마 중의 불소 라디칼은 CH4 가스의 플라즈마가 공급하는, CH계 퇴적물(44)의 원료가 되는 탄소 중 잔여의 탄소와 결합함으로서, 해당 잔여 탄소가 수소와 결합하는 것을 방지해서 잔여의 CH계 퇴적물(44)이 발생하는 것을 억제한다.
이 때, CF4 가스로부터 발생한 플라즈마에 의해 하드 마스크층(39)이 스퍼터링되어서 깎이는 것을 방지하기 위해서, 제 1 고주파 전원(18)으로부터 이온 인입용의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가하지 않지만, 서셉터(12)에 인가된 플라즈마 생성용의 고주파 전력이 CF4 가스로부터 발생한 플라즈마 중의 이온(P)을 인입하는 바이어스 전위를 발생시킨다. 따라서, 이온(P)이 개구부(41)의 바닥부에 퇴적한 CH계 퇴적물(44)을 스퍼터링한다(도 4b). 그 결과, 개구부(41)의 측부에 퇴적한 CH계 퇴적물(44)만이 남게 되고, 개구부(41)의 폭은 축소한다.
그러나, 플라즈마 생성용의 고주파 전력의 주파수는, 예를 들면, 100㎒로 매우 높기 때문에, 플라즈마 생성용의 고주파 전력에 기인해서 발생하는 바이어스 전위는 이온 인입용의 고주파 전력에 기인해서 발생하는 바이어스 전위보다도 낮고, 해당 바이어스 전위에 의해 발생하는 이온의 인입력은 약하다. 그 결과, 개구부(41)의 바닥부를 향해서 인입된 이온(P)은 개구부(41)의 바닥부에 퇴적한 CH계 퇴적물(44)을 스퍼터링해서 제거하지만, 개구부(41)의 바닥부에 노출하는 하드 마스크층(39)을 스퍼터링해서 제거하는 일은 없다(도 4c).
도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리에 있어서의 스텝 S31에 의하면, 서셉터(12)에 이온 인입용의 고주파 전력을 인가하는 일 없이 플라즈마 생성용의 고주파 전력만을 인가해서 CF4 가스 및 CH4 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키므로, 잔여의 CH계 퇴적물(44)의 발생이 억제되며, 또한 개구부(41)의 바닥부에 퇴적한 CH계 퇴적물(44)이 CF4 가스로부터 발생한 플라즈마 중의 이온(P)에 의해 스퍼터링된다. 따라서, 개구부(41)의 바닥부에 CH계 퇴적물(44)이 퇴적되지 않는다.
또한, CF4 가스로부터 발생한 플라즈마에 의해 CF계의 반응 생성물이 발생하는 일도 있지만, CF4 가스로부터 발생한 플라즈마로부터 발생하는 CF계의 반응 생성물의 양은 C4F8 가스나 C4F6 가스로부터 발생한 플라즈마로부터 발생하는 CF계의 반응 생성물의 양에 비해서 현저히 적다. 따라서, 스텝 S31에 있어서 챔버(11) 내의 구성 부품 등의 표면에 CF계의 반응 생성물이 다량으로 부착되는 일은 없다.
또한, 본 발명자는, 스텝 S31에 있어서 처리 조건의 각 파라미터, 구체적으로는 반응실(15) 내부의 압력, CH4 가스의 유량, CF4 가스의 유량, 플라즈마 생성용(100㎒)의 고주파 전력의 크기 및 처리 시간이, 개구부(41)의 바닥부에 있어서의 CH계 퇴적물(44)의 퇴적 정도에 주는 영향을 실험에 의해 확인한 바, 각각 하기 [표 1]에 나타내는 범위 내에 있으면, 개구부(41)의 바닥부에 있어서의 CH계 퇴적물(44)의 퇴적을 방지할 수 있는 것을 확인했다.
| 최소값 | 최대값 | 최적값 | ||
| 압력 (mTorr) | 30 | 60 | 50 | |
| 유량 | CH4 (sccm) | 20 | 30 | 25 |
| CF4 (sccm) | 100 | 500 | 280 | |
| 고주파 전력 | 플라즈마 생성용 (W) | 1000 | 2400 | 1400 |
| 이온 인입용 (W) | 0 | 0 | 0 | |
| 시간 (sec) | 5 | 30 | 20 | |
또한, 상기 처리 조건의 각 파라미터가 최적값인 경우, 스텝 S31에 의해 개구부(41)의 폭을 20㎚ 정도 작게 할 수 있는 것을 확인했다.
또한, 본 발명자는, 상기 실험을 통해서 스텝 S31에 있어서의 처리 조건의 각 파라미터에 관해, 이하의 지견을 얻었다.
1. 반응실(15) 내부의 압력이 30mTorr보다도 작으면, CH4 가스의 해리가 진행되지 않고, CH4 가스로부터 발생하는 플라즈마가 적어진다. 그 결과, CH계 퇴적물(44)의 발생량이 적고 개구부(41)의 폭을 소망하는 값으로 작게 할 수 없는 한편, 반응실(15) 내부의 압력이 60mTorr보다도 크면, CH4 가스의 해리가 진행되고, CH4 가스로부터 발생하는 플라즈마가 많아지며, CH계 퇴적물(44)이 과잉으로 발생해서 개구부(41)의 바닥부에 있어서 CH계 퇴적물(44)이 퇴적한다.
2. CH4 가스의 유량이 30sccm보다도 크면, CH계 퇴적물(44)이 과잉으로 발생해서 개구부(41)의 바닥부에 있어서 CH계 퇴적물(44)이 퇴적하고, CH4 가스의 유량이 20sccm보다도 작으면, CH계 퇴적물(44)의 발생량이 적고 개구부(41)의 폭을 소망하는 값까지 작게 할 수 없다.
3. CF4 가스의 유량이 500sccm보다도 크면, CH계 퇴적물(44)의 발생이 억제되어서 개구부(41)의 폭을 소망하는 값으로 작게 할 수 없고, CF4 가스의 유량이 100sccm보다도 작으면, 이온(P)의 발생량이 적고 개구부(41)의 바닥부에 퇴적하는 CH계 퇴적물(44)을 제거할 수 없다.
4. 플라즈마 생성용의 고주파 전력의 크기가 1000W보다도 작으면, 바이어스 전위에 의해 발생하는 이온의 인입력이 매우 약해져서, 개구부(41)의 바닥부에 퇴적하는 CH계 퇴적물(44)을 제거할 수 없고, 플라즈마 생성용의 고주파 전력의 크기가 2400W보다도 크면, CF4 가스의 해리가 촉진되어 불소 라디칼의 양이 증가해서, CH계 퇴적물(44)의 발생이 억제되어서 개구부(41)의 폭을 소망하는 값으로 작게 할 수 없다.
5. 처리 시간이 5초 이하이면, CH계 퇴적물(44)의 퇴적이 충분히 실행되지 않고, 개구부(41)의 폭을 소망하는 값까지 작게 할 수 없으며, 처리 시간이 30초 이상이면, 개구부(41)의 폭이 소망하는 값보다 지나치게 작아진다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 있어서의 스텝 S32의 처리 내용을 도시하는 공정도이다.
도 5a 내지 도 5c에 있어서, 우선, 샤워 헤드(30)로부터 반응실(15) 내부로 CF4 가스, CH4 가스 및 O2 가스의 혼합 가스를 처리 가스로서 도입하고(도 5a), 제 2 고주파 전원(20)으로부터 서셉터(12)를 거쳐서 반응실(15) 내부로 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가해서 CF4 가스, CH4 가스 및 O2 가스로부터 각각 플라즈마를 발생시킨다. 또한, 제 1 고주파 전원(18)으로부터 서셉터(12)로 이온 인입용의 고주파 전력을 인가한다.
CF4 가스로부터 발생한 플라즈마 중의 이온(P1)은, 이온 인입용의 고주파 전력에 의해 발생되는 바이어스 전위에 의해 개구부(41)를 거쳐서 하드 마스크층(39)으로 인입되고, 해당 하드 마스크층(39)을 에칭해서 개구부(42)를 형성한다. 이 때, CF4 가스로부터 발생한 플라즈마는 하드 마스크층(39) 중의 실리콘과 반응해서 CF계의 반응 생성물을 발생시키고, 해당 CF계의 반응 생성물은 개구부(42) 내에서 등방적으로 퇴적하지만, 해당 개구부(42)의 바닥부에는 이온(P1)이 수직으로 충돌하기 때문에, CF계의 반응 생성물이 퇴적해도 해당 CF계의 반응 생성물은 효율적으로 제거되어버려서, 결국 CF계의 반응 생성물이 퇴적되지 않는다. 한편, 개구부(42)의 측부에는 이온(P1)이 수직으로 충돌하지 않고, 기껏해야 비스듬히 충돌하는 정도이기 때문에, 퇴적한 CF계의 반응 생성물은 제거되기 어렵다. 또한, 제거되지 않은 CF계의 반응 생성물이 측부를 보호하는 측부 보호막(45)으로서 기능하기 때문에(도 5b), 개구부(42)의 측부가 깎이는 것을 방지한다. 그 결과, 개구부(42)의 깊이 방향으로의 성장 속도는 크지만, 폭방향으로의 성장 속도는 작아지고, 개구부(42)의 단면 형상은 테이퍼 형상으로 성형되며, 개구부(42)의 폭은 해당 개구부(42) 아래로 감에 따라서 작아진다(도 5c). 단지, CF4 가스로부터 발생한 플라즈마로부터 발생하는 CF계의 반응 생성물의 양은 C4F8 가스나 C4F6 가스로부터 발생한 플라즈마로부터 발생하는 CF계의 반응 생성물의 양에 비해서 현저히 적다.
또한, O2 가스로부터 발생한 산소 라디칼은, 개구부(42)가 형성되는 동안, CH계 퇴적물(44)이나 CF계의 반응 생성물로 이루어지는 측부 보호막(45)과 반응해서 이들을 제거하고, 개구부(42)의 단면 형상에 있어서의 테이퍼 각(角)을 제어한다.
도 3의 다단계 폭축소·에칭 처리에 있어서의 스텝 S32에 의하면, 서셉터(12)에 이온 인입용의 고주파 전력 및 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하여 CF4 가스, CH4 가스 및 O2 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키므로, 단면이 테이퍼 형상인 개구부(42)가 형성되는 동시에, 다량의 CF계의 반응 생성물이 발생되지 않는다. 따라서, 챔버(11) 내의 구성 부품 등의 표면에 CF계의 반응 생성물이 다량으로 부착되지 않고, 후속 공정에 있어서 의도하지 않는 불소가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명자는, 스텝 S32에 있어서 처리 조건의 각 파라미터, 구체적으로는 반응실(15) 내부의 압력, CH4 가스의 유량, CF4 가스의 유량, O2 가스의 유량, 플라즈마 생성용(100㎒)의 고주파 전력의 크기 및 이온 인입용(2㎒)의 고주파 전력의 크기가, 개구부(42)에 있어서의 테이퍼 형상의 성형에 주는 영향을 실험에 의해 확인한 바, 각각 하기 [표 2]에 나타내는 범위 내에 있으면, 개구부(42)에 있어서 소망하는 테이퍼 형상을 성형할 수 있는 것을 확인했다.
| 최소값 | 최대값 | 최적값 | ||
| 압력 (mTorr) | 5 | 30 | 10 | |
| 유량 | CH4 (sccm) | 10 | 30 | 20 |
| CF4 (sccm) | 100 | 500 | 280 | |
| O2 (sccm) | 0 | 20 | 10 | |
| 고주파 전력 | 플라즈마 생성용 (W) | 1000 | 2400 | 1200 |
| 이온 인입용 (W) | 100 | 500 | 200 | |
또한, 상기 처리 조건의 각 파라미터가 최적값인 경우, 스텝 S32에 의해 개구부(42)의 최하부의 폭을 해당 개구부(42)의 최상부보다도 20㎚ 정도 작게 할 수 있는 것을 확인했다.
또한, 본 발명자는, 상기 실험을 통해서 스텝 S32에 있어서의 처리 조건의 각 파라미터에 관해, 이하의 지견을 얻었다.
1. 반응실(15) 내부의 압력이 5mTorr보다도 작으면, CF4 가스의 해리가 진행되지 않고, CF계의 반응 생성물의 발생량이 적어지며, 측부 보호막(45)이 얇아진다. 또한, CF4 가스로부터 발생한 플라즈마 중의 이온(P1)의 평균 자유 행정(平均自由行程)가 길어져서 이온 에너지가 증가하기 때문에, 해당 이온(P1)은 측부 보호막(45)을 강하게 스퍼터링한다. 그 결과, 개구부(42)의 측부가 깎이기 쉬워져서, 개구부(42)의 단면 형상을 테이퍼 형상으로 성형하는 것이 곤란하게 된다. 한편, 반응실(15) 내부의 압력이 30mTorr보다도 크면, CF4 가스의 해리가 진행되고, CF계의 반응 생성물의 발생량이 많아지기 때문에, 측부 보호막(45)이 두꺼워진다. 그 결과, 개구부(42)의 측부가 보다 깎기 어려워지고, 개구부(42)의 최하부의 폭이 소망하는 값보다도 지나치게 작아진다.
2. CH4 가스의 유량이 30sccm보다도 크면, CH계 퇴적물(44)이 과잉으로 발생해서 개구부(42)의 바닥부에 있어서 CH계 퇴적물이 퇴적하고, 개구부(42)의 최하부의 폭을 소망하는 값으로 하는 것이 곤란하게 되고, CH4 가스의 유량이 10sccm보다도 작으면, CH계 퇴적물의 발생량이 적고, 산소 라디칼이 남게 된다. 해당 잔여의 산소 라디칼은 상부 포토 레지스트층(40) 등을 단시간에 제거하기 때문에, 개구부(41)의 형상이 무너지고, 더 나아가서는 해당 개구부(41)를 이용해서 형성되는 개구부(42)의 형상도 무너진다.
3. CF4 가스의 유량이 500sccm보다도 크면, 이온(P1)의 발생량이 많아지고, 측부 보호막(45)이 강하게 스퍼터링되어서 개구부(42)의 측부가 깎이기 때문에, 개구부(42)의 단면 형상을 테이퍼 형상으로 성형하는 것이 곤란하게 된다. 한편, CF4 가스의 유량이 100sccm보다도 작으면, 이온(P1)의 발생량이 적고 개구부(42)의 측부가 스퍼터링되지 않기 때문에, 개구부(42)의 최하부의 폭이 소망하는 값보다도 지나치게 작아진다.
4. O2 가스의 유량이 20sccm보다도 크면, 산소 라디칼이 증가하고, 해당 산소 라디칼은 CF4 가스로부터 발생한 탄소나 불소를 스캐빈지(scavenge)한다. 그 결과, CF계의 반응 생성물의 발생량이 적어지고, 측부 보호막(45)이 얇아지기 때문에, 개구부(42)의 측부가 깎이기 쉬워지고, 개구부(42)의 단면 형상을 테이퍼 형상으로 성형하는 것이 곤란하게 된다.
5. 플라즈마 생성용의 고주파 전력의 크기가 1000W보다도 작으면, CF4 가스의 해리가 진행되지 않고, CF계의 반응 생성물의 발생량이 적어지며, 측부 보호막(45)이 얇아진다. 그 결과, 개구부(42)의 측부가 깎이기 쉬워져서, 개구부(42)의 단면 형상을 테이퍼 형상으로 성형하는 것이 곤란하게 되는 한편, 플라즈마 생성용의 고주파 전력의 크기가 2400W보다도 크면, CF4 가스의 해리가 촉진되어서 CF계의 반응 생성물이 아닌 탄소 라디칼이나 불소 라디칼이 발생하고, 불소 라디칼은 상부 포토 레지스트층(40) 등을 단시간에 제거하기 때문에, 개구부(41)의 형상이 무너지고, 더 나아가서는 해당 개구부(41)를 이용해서 형성되는 개구부(42)의 형상도 무너진다.
6. 이온 인입용의 고주파 전력의 크기가 100W보다도 작으면, 이온(P1)에 의한 스퍼터링이 억제되기 때문에, 개구부(42)의 형성에 시간을 필요로 하고, 또한 형성된 개구부(42)에서는 바닥부에 퇴적하는 CF계의 반응 생성물을 제거할 수 없으며, 이온 인입용의 고주파 전력의 크기가 500W보다도 크면, 이온(P1)에 의한 스퍼터링이 촉진되기 때문에, 하드 마스크층(39)뿐만 아니라, 상부 포토 레지스트층(40)도 에칭되는 일이 생기기 때문에, 개구부(41)의 형상이 무너지고, 더 나아가서는 해당 개구부(41)를 이용해서 형성되는 개구부(42)의 형상도 무너진다.
도 6a 내지 도 6c는 도 3에 있어서의 스텝 S34의 처리 내용을 도시하는 공정도이다.
도 6a 내지 도 6c에 있어서, 우선, 샤워 헤드(30)로부터 반응실(15) 내부로 C4F8 가스, Ar 가스 및 O2 가스의 혼합 가스를 처리 가스로서 도입하고(도 6a), 제 2 고주파 전원(20)으로부터 서셉터(12)를 거쳐서 반응실(15) 내부로 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가해서 C4F8 가스 및 O2 가스로부터 각각 플라즈마를 발생시킨다. C4F8 가스로부터 발생한 플라즈마는 CF계 반응 생성물(46)을 발생시키고, 해당 CF계 반응 생성물(46)은 개구부(43) 내에서 등방적으로 퇴적한다. 그러나, C4F8 가스로부터 발생한 플라즈마로부터 발생하는 CF계 반응 생성물(46)의 양은 C4F6 가스로부터 발생한 플라즈마로부터 발생하는 CF계의 반응 생성물의 양에 비해서 현저히 적기 때문에, 개구부(43) 내 및 하드 마스크층(39)의 표면에 퇴적하는 CF계 반응 생성물(46)의 양은 적다.
한편, 스텝 S34에서는, 제 1 고주파 전원(18)으로부터 이온 인입용의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가하지 않지만, 서셉터(12)에 인가된 플라즈마 생성용의 고주파 전력이 C4F8 가스로부터 발생한 플라즈마 중의 이온(P2)을 인입하는 바이어스 전위를 발생시킨다. 따라서, 이온(P2)은 개구부(43)의 바닥부에 퇴적한 CF계 반응 생성물(46) 및 하드 마스크층(39)을 스퍼터링한다(도 6b). 그 결과, 개구부(43)에 있어서 해당 개구부(43)의 측부에 퇴적한 CF계 반응 생성물(46)만이 남고, 개구부(43)의 폭은 축소한다(도 6c). 또한, 하드 마스크층(39)은 제거된다.
그러나, 스텝 S31과 마찬가지로, 이온 인입용의 고주파 전력에 기인해서 발생하는 바이어스 전위에 의해 발생하는 이온의 인입력은 약하다. 그 결과, 개구부(43)의 바닥부를 향해서 인입된 이온(P2)은 개구부(43)의 바닥부에 퇴적한 CF계 반응 생성물(46)을 스퍼터링해서 제거하지만, CF계 반응 생성물(46)에 덮여지는 피처리층(37)을 스퍼터링해서 제거하지는 않는다.
또한, Ar 가스는 C4F8 가스로부터 발생한 플라즈마의 농도를 조정해서 개구부(43)의 바닥부에 퇴적한 CF계 반응 생성물(46)의 제거량을 조정한다.
도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리에 있어서의 스텝 S34에 의하면, 서셉터(12)에 이온 인입용의 고주파 전력을 인가하는 일 없이 플라즈마 생성용의 고주파 전력만을 인가하여 C4F8 가스, Ar 가스 및 O2 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키므로, 개구부(43)의 바닥부 등에 퇴적한 CF계 반응 생성물(46)이 스퍼터링된다. 따라서, 개구부(43)의 바닥부 등에 CF계 반응 생성물(46)이 퇴적되지 않는다.
본 발명자는, 스텝 S34에 있어서 처리 조건의 각 파라미터, 구체적으로는 반응실(15) 내부의 압력, C4F8 가스의 유량, Ar 가스의 유량, O2 가스의 유량, 플라즈마 생성용(100㎒)의 고주파 전력의 크기 및 처리 시간이, 개구부(43)의 바닥부 등에 있어서의 CF계 반응 생성물(46)의 퇴적 정도에 주는 영향을 실험에 의해 확인한 바, 각각 하기 [표 3]에 나타내는 범위 내에 있으면, 개구부(43)의 바닥부 등에 있어서의 CF계 반응 생성물(46)의 퇴적을 방지할 수 있는 것을 확인했다.
| 최소값 | 최대값 | 최적값 | ||
| 압력 (mTorr) | 10 | 30 | 20 | |
| 유량 | C4F8 (sccm) | 30 | 60 | 50 |
| Ar (sccm) | 100 | 800 | 700 | |
| O2 (sccm) | 10 | 50 | 35 | |
| 고주파 전력 | 플라즈마 생성용 (W) | 1000 | 2400 | 2000 |
| 이온 인입용 (W) | 0 | 0 | 0 | |
| 시간 (sec) | 10 | 30 | 20 | |
또한, 상기 처리 조건의 각 파라미터가 최적값인 경우, 스텝 S34에 의해 개구부(43)의 폭을 3 내지 4㎚ 정도 작게 할 수 있는 것을 확인했다.
또한, 본 발명자는, 상기 실험을 통해서 스텝 S34에 있어서의 처리 조건의 각 파라미터에 관해, 이하의 지견을 얻었다.
1. 반응실(15) 내부의 압력이 10mTorr보다도 작으면, C4F8 가스의 해리가 진행되지 않고, CF계 반응 생성물(46)의 발생량이 적어져서, 개구부(43)의 폭을 소망하는 값까지 작게 할 수 없고, 반응실(15) 내부의 압력이 30mTorr보다도 크면, C4F8 가스의 해리가 진행되고, CF계 반응 생성물(46)이 과잉으로 발생해서 개구부(43)의 바닥부 등에 있어서 CF계 반응 생성물(46)이 퇴적한다.
2. C4F8 가스의 유량이 60sccm보다도 크면, CF계 반응 생성물(46)이 과잉으로 발생해서 개구부(43)의 바닥부에 있어서 CF계 반응 생성물(46)이 퇴적하고, C4F8 가스의 유량이 30sccm보다도 작으면, CF계 반응 생성물(46)의 발생량이 적고 개구부(43)의 폭을 소망하는 값까지 작게 할 수 없다.
3. Ar 가스의 유량이 800sccm보다도 크면, C4F8 가스로부터 발생하는 탄소 라디칼이나 불소 라디칼의 농도가 저하하고, CF계 반응 생성물(46)의 발생이 억제되어서 개구부(43)의 폭을 소망하는 값까지 작게 할 수 없으며, Ar 가스의 유량이 100sccm보다도 작으면, C4F8 가스로부터 발생하는 탄소 라디칼이나 불소 라디칼의 농도가 상승하고, CF계 반응 생성물(46)이 과잉으로 발생해서 개구부(43)의 바닥부에 있어서 CF계 반응 생성물(46)이 퇴적한다.
4. O2 가스의 유량이 50sccm보다도 크면, 산소 라디칼의 발생량이 많아지고, 해당 산소 라디칼과 탄소 라디칼이나 불소 라디칼과의 반응이 촉진되기 때문에, 하부 포토 레지스트층(38)을 보호하는 CF계 반응 생성물(46)의 발생이 억제되어서 하부 포토 레지스트층(38)(개구부(43)의 측부)이 에칭되는 한편, O2 가스의 유량이 10sccm보다도 작으면, 산소 라디칼의 발생량이 적어져서 CF계 반응 생성물(46)의 발생되어, 개구부(43)의 바닥부에 퇴적하는 CF계 반응 생성물(46)을 완전히 제거할 수 없다.
5. 플라즈마 생성용의 고주파 전력의 크기가 1000W보다도 작으면, 바이어스 전위에 의해 발생하는 이온의 인입력이 매우 약해져서, 개구부(43)의 바닥부에 퇴적하는 CF계 반응 생성물(46)을 제거할 수 없고, 플라즈마 생성용의 고주파 전력의 크기가 2400W보다도 크면, O2 가스의 해리가 촉진되어서 산소 라디칼의 발생량이 많아지고, 해당 산소 라디칼과 탄소 라디칼이나 불소 라디칼과의 반응이 촉진되기 때문에, 하부 포토 레지스트층(38)을 보호하는 CF계 반응 생성물(46)의 발생이 억제되어서 하부 포토 레지스트층(38)(개구부(43)의 측부)이 에칭된다.
6. 처리 시간이 10초 이하이면, CF계 반응 생성물(46)의 퇴적이 충분히 실행되지 않고, 개구부(43)의 폭을 소망하는 값까지 작게 할 수 없으며, 처리 시간이 30초 이상이면, 개구부(43)의 폭이 소망하는 값보다도 지나치게 작아진다.
이상 설명한 바와 같이, 스텝 S31에서는 개구부(41)의 바닥부에 CH계 퇴적물(44)이 퇴적되지 않고, 스텝 S32에서는 챔버(11) 내의 구성 부품 등의 표면에 CF계의 반응 생성물이 다량으로 부착되지 않으며, 또한 스텝 S34에서는 개구부(43)의 바닥부 및 하드 마스크층(39)의 표면에 CF계 반응 생성물(46)이 퇴적하지 않고 CF계 반응 생성물(46)이 하드 마스크층(39)의 제거를 방해하는 일이 없으므로, 스텝 S31, 스텝 S32 및 스텝 S34는 후속 공정의 처리에 악영향이 미치는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리에 의하면, 스텝 S31, 스텝 S32 및 스텝 S34는 후속 공정의 처리에 악영향을 미치는 것을 방지하므로, 후속 공정의 처리에 악영향이 미치는 것을 방지하기 위해서 웨이퍼(W)를, 예를 들면, 구성 부품의 표면에 CF계 반응 생성물이 퇴적되어 있지 않은 챔버를 갖는 다른 플라즈마 처리 장치로 이동시킬 필요가 없고, 스텝 S31 내지 S35를 동일한 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서 실행할 수 있으며, 이로써 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리에 있어서의 스텝 S35에 의하면, 폭이 축소된 개구부(43)를 거쳐서 피처리층(37)에 에칭에 의해 개구부가 형성되므로, 해당 피처리층(37)에 극히 소폭의 개구부를 형성할 수 있다.
또한, 상술한 개구부(41), 개구부(42) 및 개구부(43)는 각각 비어 홀(via hole)이어도 좋고, 트렌치(trench)여도 좋다.
도 7a 내지 도 7c는 도 3의 다단계 폭축소·에칭 처리의 제 1 변형예를 도시하는 공정도이다.
도 7a 내지 도 7c에 있어서, 우선, 스텝 S31을 실행해서 CH4 가스로부터 발생한 플라즈마가 발생하는 CH계 퇴적물(44)을 개구부(41) 내에 퇴적시켜서 개구부(41)의 폭을 축소한다.
이어서, 스텝 S32를 실행해서 CF4 가스로부터 발생한 플라즈마 중의 이온(P1)에 의한 에칭에 의해 하드 마스크층(39)에 개구부(42)를 형성하는 동시에, CF계의 반응 생성물에 의해 개구부(42)의 측부에 측부 보호막(45)을 형성해서 개구부(42)의 단면 형상을 테이퍼 형상으로 성형하지만, 개구부(42)의 하드 마스크층(39)의 두께 방향의 깊이가 소정값에 도달하면, 일단 스텝 S32를 중단한다(도 7a).
이어서, 다시 스텝 S31을 실행해서 CH계 퇴적물(44)을 개구부(42) 내에 퇴적시킨다. 이 때, 서셉터(12)에는 플라즈마 생성용의 고주파 전력이 인가되지만, 이온 인입용의 고주파 전력은 인가되지 않는다. 따라서, 바이어스 전위에 의해 발생하는 이온의 인입력은 약하고, CF4 가스로부터 발생한 플라즈마 중의 이온(P)은 개구부(42)의 바닥부에 퇴적하는 CH계 퇴적물(44)을 스퍼터링해서 제거하지만, 하드 마스크층(39)은 제거하지 않는다. 그 결과, 개구부(42)는 하드 마스크층(39)의 두께 방향으로 성장하지 않고, 개구부(42)의 폭만이 축소하며, 개구부(42)에 있어서의 테이퍼 형상의 성형이 촉진된다(도 7b). 이 때의 스텝 S31은 소정 시간에 걸쳐서 실행된다.
이어서, 다시 스텝 S32를 실행해서 하드 마스크층(39)에 있어서 개구부(42)를 하드 마스크층(39)의 두께 방향으로 성장시키는 동시에, 성장한 개구부(42)의 측부에 측부 보호막(45)을 형성해서 개구부(42)의 단면 형상을 테이퍼 형상으로 성형한다.
이상과 같이, 스텝 S31 및 스텝 S32를 반복하고, 개구부(42)가 하부 포토 레지스트층(38)을 노출시키면 스텝 S31 및 스텝 S32의 반복을 중지한다(도 7c). 또한, 도 7a 내지 도 7c에서는 스텝 S32가 2회 실행되고, 스텝 S31이 1회 실행된 경우를 도시하지만, 스텝 S32나 스텝 S31의 실행 회수는 이것에 한정되지 않는다.
이어서, 스텝 S33 내지 스텝 S35를 실행해서 본 처리를 종료한다.
도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 제 1 변형예에 의하면, 스텝 S31 및 스텝 S32가 반복되므로, 개구부(42)의 형성시, 해당 개구부(42)의 테이퍼 형상의 성형을 촉진할 수 있고, 이로써 개구부(42)의 최하부에 있어서의 폭을 보다 축소할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 도 3의 다단계 폭축소·에칭 처리의 제 2 변형예를 도시하는 공정도이다.
도 8a 내지 도 8c에 있어서, 우선, 스텝 S31을 실행해서 CH4 가스로부터 발생한 플라즈마가 발생하는 CH계 퇴적물(44)을 개구부(41) 내에 퇴적시켜서 개구부(41)의 폭을 축소한다(도 8a).
이어서, 샤워 헤드(30)로부터 반응실(15) 내부로 CF4 가스 및 O2 가스의 혼합 가스를 처리 가스로서 도입하고, 제 2 고주파 전원(20)으로부터 서셉터(12)를 거쳐서 반응실(15) 내부로 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 인가하여 CF4 가스 및 O2 가스로부터 각각 플라즈마를 발생시킨다. 또한, 제 1 고주파 전원(18)으로부터 서셉터(12)에 이온 인입용의 고주파 전력을 인가한다(제 2 개구부 형성 스텝).
CF4 가스로부터 발생한 플라즈마 중의 이온은, 이온 인입용의 고주파 전력이 발생하는 바이어스 전위에 의해 개구부(41)를 거쳐서 하드 마스크층(39)에 인입되고, 해당 하드 마스크층(39)을 에칭해서 개구부(47)를 형성한다. 이 때, CH4 가스를 이용하지 않기 때문에, CH계 퇴적물이 발생하지 않고, CH계 퇴적물을 제거해야 하는 산소 라디칼이 남게 된다. 해당 잔여의 산소 라디칼은 CF계 반응 생성물의 발생을 억제하기 때문에, 측부 보호막(45)이 얇아져서 개구부(47)의 측부가 깎이기 쉽게 되고, 개구부(47)의 테이퍼 각도는 개구부(42)의 테이퍼 각도보다도 커진다. 그 결과, 개구부(47)는 최하부에 있어서 개구부(42)보다도 폭이 넓어진다(도 8b).
이어서, 스텝 S33 내지 스텝 S35를 실행해서 본 처리를 종료한다. 또한, 스텝 S33에서는, 최하부에 있어서 개구부(42)보다도 폭이 넓은 개구부(47)를 거쳐서 하부 포토 레지스트층(38)을 에칭하므로, 해당 하부 포토 레지스트층(38)에 형성되는 개구부(48)의 폭은 개구부(43)의 폭보다도 크다. 따라서, 스텝 S34에 있어서 개구부(48)의 폭을 축소해도, 해당 축소된 개구부(48)의 폭은, 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 스텝 S34에 있어서 축소된 개구부(43)의 폭보다도 크지만, 적어도 개구부(41)의 폭보다도 작다(도 8c).
도 3의 다단계 폭축소·에칭 처리의 제 2 변형예에 의하면, 개구부(41)의 폭보다도 작은 폭의 개구부(48)를 거쳐서 피처리층(37)이 에칭되기 때문에, 해당 피처리층(37)에 있어서 소폭의 개구부를 형성할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 제 3 변형예를 도시하는 공정도이다.
도 9a 내지 도 9c에 있어서, 우선, 스텝 S31을 실행해서 개구부(41)의 폭을 축소하고, 또한 스텝 S32를 실행해서 하드 마스크층(39)에 있어서 단면 형상이 테이퍼 형상으로 성형된 개구부(42)를 형성한다(도 9a).
이어서, 스텝 S33을 실행해서 하부 포토 레지스트층(38)에 개구부(43)를 형성하고(도 9b), 스텝 S34를 실행하는 일 없이 스텝 S35를 실행해서 피처리층(37)에 개구부(49)를 형성하고(도 9c), 본 처리를 종료한다. 또한, 스텝 S34가 실행되지 않기 때문에, 개구부(43)의 폭은 축소되지 않지만, 해당 개구부(43)의 폭은 적어도 개구부(41)의 폭보다도 작다.
도 3의 다단계 폭축소· 에칭 처리의 제 3 변형예에 의하면, 개구부(41)의 폭보다도 작은 폭의 개구부(43)를 거쳐서 피처리층(37)이 에칭되기 때문에, 해당 피처리층(37)에 있어서 소폭의 개구부를 형성할 수 있다.
상술한 실시형태에 있어서 플라즈마 에칭 처리가 실시되는 기판은 반도체 디바이스용의 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display) 등을 포함하는 FPD(Flat Panel Display) 등에 이용하는 각종 기판이나, 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
W : 웨이퍼 P, P1, P2 : 이온
10 : 플라즈마 처리 장치 11 : 챔버
12 : 서셉터 18 : 제 1 고주파 전원
20 : 제 2 고주파 전원 37 : 피처리층
38 : 하부 포토 레지스트층 39 : 하드 마스크층
40 : 상부 포토 레지스트층 41, 42, 43, 47, 48, 49 : 개구부
44, 45 : CH계 퇴적물 45 : CH계 퇴적물
46 : CF계 반응 생성물
10 : 플라즈마 처리 장치 11 : 챔버
12 : 서셉터 18 : 제 1 고주파 전원
20 : 제 2 고주파 전원 37 : 피처리층
38 : 하부 포토 레지스트층 39 : 하드 마스크층
40 : 상부 포토 레지스트층 41, 42, 43, 47, 48, 49 : 개구부
44, 45 : CH계 퇴적물 45 : CH계 퇴적물
46 : CF계 반응 생성물
Claims (10)
- 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 1 주파수보다 높은 제 2 주파수의 고주파 전력이 인가되는 탑재대 상에 탑재되고, 피처리층 상에 하부 포토 레지스트층, 실리콘을 포함하는 하드 마스크층 및 상부 포토 레지스트층이 순서대로 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
상기 상부 포토 레지스트층에 형성되고, 또한 상기 하드 마스크층을 노출시키는 제 1 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 1 폭 축소 스텝과,
상기 폭이 축소된 제 1 개구부를 거쳐서 상기 하드 마스크층에 상기 하부 포토 레지스트층을 노출시키는 제 2 개구부를 형성하면서, 상기 제 2 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 2 폭 축소 스텝과,
상기 폭이 축소된 제 2 개구부를 거쳐서 상기 피처리층을 노출시키는 제 3 개구부를 형성하는 제 3 개구부 형성 스텝과,
상기 형성된 제 3 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 3 폭 축소 스텝을 포함하며,
상기 제 1 폭 축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 CF4 가스 및 CH4 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고,
상기 제 2 폭 축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 2 주파수의 고주파 전력을 인가하여 적어도 CF4 가스 및 CH4 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고,
상기 제 3 폭 축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 적어도 C4F8 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고,
상기 제 1 폭 축소 스텝에서는, 상기 CF4 가스의 유량이 100sccm ~ 500sccm이고, 상기 CH4 가스의 유량이 20sccm ~ 30sccm인 것을 특징으로 하는
기판 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 개구부 형성 스텝에 앞서, 상기 제 1 폭 축소 스텝 및 상기 제 2 폭 축소 스텝을 반복하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 폭이 축소된 제 3 개구부를 거쳐서 상기 피처리층을 에칭하는 피처리층 에칭 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
- 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 1 주파수보다 높은 제 2 주파수의 고주파 전력이 인가되는 탑재대 상에 탑재되고, 피처리층 상에 하부 포토 레지스트층, 실리콘을 포함하는 하드 마스크층 및 상부 포토 레지스트층이 순서대로 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
상기 상부 포토 레지스트층에 형성되고, 또한 상기 하드 마스크층을 노출시키는 제 1 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 1 폭 축소 스텝과,
상기 폭이 축소된 제 1 개구부를 거쳐서 상기 하드 마스크층에 상기 하부 포토 레지스트층을 노출시키는 제 2 개구부를 형성하는 제 2 개구부 형성 스텝과,
상기 제 2 개구부를 거쳐서 상기 피처리층을 노출시키는 제 3 개구부를 형성하는 제 3 개구부 형성 스텝과,
상기 형성된 제 3 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 2 폭 축소 스텝을 포함하며,
상기 제 1 폭 축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 CF4 가스 및 CH4 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고,
상기 제 2 폭 축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 적어도 C4F8 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고,
상기 제 1 폭 축소 스텝에서는, 상기 CF4 가스의 유량이 100sccm ~ 500sccm이고, 상기 CH4 가스의 유량이 20sccm ~ 30sccm인 것을 특징으로 하는
기판 처리 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 폭이 축소된 제 3 개구부를 거쳐서 상기 피처리층을 에칭하는 피처리층 에칭 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
- 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 1 주파수보다 높은 제 2 주파수의 고주파 전력이 인가되는 탑재대 상에 탑재되고, 피처리층 상에 하부 포토 레지스트층, 실리콘을 포함하는 하드 마스크층 및 상부 포토 레지스트층이 순서대로 형성된 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
상기 상부 포토 레지스트층에 형성되고, 또한 상기 하드 마스크층을 노출시키는 제 1 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 1 폭 축소 스텝과,
상기 폭이 축소된 제 1 개구부를 거쳐서 상기 하드 마스크층에 상기 하부 포토 레지스트층을 노출시키는 제 2 개구부를 형성하면서, 상기 제 2 개구부의 폭을 플라즈마를 이용하여 축소하는 제 2 폭 축소 스텝과,
상기 폭이 축소된 제 2 개구부를 거쳐서 상기 피처리층을 노출시키는 제 3 개구부를 형성하는 제 3 개구부 형성 스텝을 포함하며,
상기 제 1 폭 축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력을 인가하지 않고 상기 제 2 주파수의 고주파 전력만을 인가하여 CF4 가스 및 CH4 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고,
상기 제 2 폭 축소 스텝에서는, 상기 탑재대에 상기 제 1 주파수의 고주파 전력 및 상기 제 2 주파수의 고주파 전력을 인가하여 적어도 CF4 가스 및 CH4 가스를 포함하는 혼합 가스로부터 플라즈마를 발생시키고,
상기 제 1 폭 축소 스텝에서는, 상기 CF4 가스의 유량이 100sccm ~ 500sccm이고, 상기 CH4 가스의 유량이 20sccm ~ 30sccm인 것을 특징으로 하는
기판 처리 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 3 개구부를 거쳐서 상기 피처리층을 에칭하는 피처리층 에칭 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법. - 삭제
- 삭제
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