WO2017170405A1 - Method for processing object to be processed - Google Patents
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- H10P76/204—
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Definitions
- Embodiments of the present invention relate to a method of processing an object to be processed, and more particularly to a method including creation of a mask.
- EUV Extreme Ultraviolet
- a pattern having a smaller dimension than a critical dimension obtained by microfabrication it is necessary to form a pattern having a smaller dimension than a critical dimension obtained by microfabrication using a conventional photolithography technique.
- Development of EUV (Extreme Ultraviolet) technology, etc. which is a next-generation exposure technology, is being promoted as a technique for forming a pattern having such dimensions.
- EUV Extreme Ultraviolet
- light having a remarkably shorter wavelength than that of a conventional UV light source wavelength is used.
- light having a very short wavelength of 13.5 [nm] is used.
- a pattern is formed using a self-assembled block copolymer (BCP), which is one of the self-assembled materials that spontaneously organize ordered patterns. Attention has been focused on the directed self-assembly (DSA) technology that forms.
- BCP self-assembled block copolymer
- DSA directed self-assembly
- Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for protecting a mask.
- Patent Document 1 The method for enhancing the plasma etching performance disclosed in Patent Document 1 is a method for etching a structure defined by an etch mask using plasma to form features without bowing in a dielectric layer on a semiconductor wafer by etching. Is the method.
- a mask is formed on a dielectric layer, a protective silicon-containing coating is formed on the exposed surface of the mask, and the feature is etched through the mask and the protective silicon-containing coating.
- this feature is partially etched prior to forming the protective silicon-containing coating.
- a protective silicon-containing coating is formed using plasma on a resist mask or on a side wall of a partially etched feature, and thus formed protective silicon It has been proposed that the mask is protected by the containing coating, shrink control of CD (Critical Dimension) dimensions is performed, and bowing by etching is controlled.
- CD Cosmetic Dimension
- the plasma etching method disclosed in Patent Document 2 is intended to prevent and suppress line wiggling and striation caused by pattern collapse after plasma etching of a silicon oxide film or the like using a multilayer resist mask.
- the multilayer resist mask includes an upper layer resist, an inorganic film-based intermediate film, and a lower layer resist.
- a sidewall protective film forming step of forming a sidewall protective film As described above, in the technique of Patent Document 2, in order to prevent line wiggling and striation, a side wall protective film is formed after the lower layer resist is processed on the mask of the three-layer structure. It has been proposed to prevent line wiggling and striation.
- a method for treating a workpiece includes a layer to be etched and a first mask provided on the layer to be etched, and the method generates plasma in a processing container of a plasma processing apparatus in which the object to be processed is accommodated.
- the first mask is irradiated with secondary electrons, and the upper electrode is provided with silicon from the electrode plate containing silicon.
- a plasma of a second gas is generated in the processing container, a bias voltage is applied to the plasma, and the mixed layer is removed.
- the first sequence including the fifth step of purging the space is repeatedly executed, and the etching target layer is etched by removing the etching target layer for each atomic layer.
- the necessary protection for the first mask is performed each time the first sequence for removing the atomic layer on the surface of the layer to be etched is performed, and such a first sequence is repeatedly performed.
- the protection necessary for the etching of the etching target layer is formed on the first mask, and excessive protection can be avoided. Accordingly, the thickness of the protective film that protects the mask is sufficiently reduced, so that the mask can be prevented from being bent by the protective film.
- the first gas includes a fluorocarbon-based gas and a rare gas.
- fluorine radicals and carbon radicals are supplied to the surface of the layer to be etched, and a mixed layer containing both radicals is formed on the surface. Can be done.
- the second gas is a rare gas. As described above, since the second gas contains a rare gas, the mixed layer formed on the surface of the etching target layer in the fourth step is separated from the surface by the energy that the rare gas plasma receives by the bias voltage. Can be removed.
- the method further includes a step of forming a first mask, and the step includes a sixth step and a seventh step, and the sixth step, the seventh step,
- the etching process is performed using the second mask provided on the antireflection film for the organic film provided on the layer to be etched and the antireflection film provided on the organic film.
- the first mask is formed, the sixth step etches the antireflection film, the seventh step etches the organic film after the execution of the sixth step, and the first mask It is formed by executing the sixth step and the seventh step, and is formed from an antireflection film and an organic film.
- a protective film is formed conformally on the surface of the second mask in the processing container (referred to as step a), and the protective film is formed after execution of step a.
- a step of removing the antireflection film for each atomic layer by plasma generated in the processing container using the second mask and etching the antireflection film (referred to as step b).
- step a a protective film having a conformal film thickness that is accurately controlled is formed on the second mask regardless of the density difference of the mask, and the shape of the mask is maintained.
- the resistance to the etching of the mask is enhanced, and further, the step b is executed, so that the mask selection ratio is improved, and the shape of the mask (LWR (Line Width Roughness) and LER (Line Edge Roughness)) is improved by the etching. The impact is reduced.
- LWR Line Width Roughness
- LER Line Edge Roughness
- step c before the execution of step a, plasma is generated in the processing container and a negative DC voltage is applied to the upper electrode provided in the processing container, so that secondary electrons are applied to the second mask. It further includes an irradiation step (referred to as step c). As described above, since the secondary mask is irradiated with the secondary electrons before the execution of the step a, the second mask can be modified before the formation of the protective film. Damage can be suppressed.
- step c plasma is generated in the processing container to apply a negative DC voltage to the upper electrode, thereby releasing silicon from the electrode plate and covering the second mask with the silicon oxide compound containing silicon.
- the silicon oxide compound covers the second mask in the step c, damage to the second mask due to the subsequent steps can be further suppressed.
- Step a includes an eighth step of supplying a third gas into the processing container, a ninth step of purging the space in the processing container after the execution of the eighth step, and after the execution of the ninth step.
- the second sequence including the tenth step of generating the plasma of the fourth gas in the processing container and the eleventh step of purging the space in the processing container after the execution of the tenth step is repeated.
- a protective film is conformally formed on the surface of the second mask, and the eighth step does not generate plasma of the third gas.
- a protective film can be conformally formed on the surface of the second mask by a method similar to the ALD (Atomic Layer Deposition) method.
- the third gas contains an organic-containing aminosilane-based gas.
- a silicon reaction precursor is formed on the second mask along the atomic layer of the second mask by the eighth step. .
- the aminosilane-based gas of the third gas may include an aminosilane having 1 to 3 silicon atoms.
- the aminosilane-based gas of the third gas can include an aminosilane having 1 to 3 amino groups.
- aminosilane containing 1 to 3 silicon atoms can be used as the aminosilane-based gas of the third gas.
- aminosilane containing 1 to 3 amino groups can be used as the aminosilane-based gas of the third gas.
- the fourth gas includes a gas containing oxygen atoms and carbon atoms.
- the oxygen atoms are oxidized on the second mask by combining with the silicon reaction precursor provided on the second mask.
- a protective film of silicon can be formed conformally.
- the fourth gas contains carbon atoms, erosion of the second mask by oxygen atoms can be suppressed by the carbon atoms.
- step b after execution of step a, a twelfth step of generating a plasma of a fifth gas in the processing container and forming a mixed layer containing radicals contained in the plasma on the surface of the antireflection film;
- the thirteenth step of purging the space in the processing container, and after the execution of the thirteenth process the sixth gas plasma is generated in the processing container, and a bias voltage is applied to the plasma.
- the third sequence including the fourteenth step of removing the mixed layer and the fifteenth step of purging the space in the processing container after the execution of the fourteenth step is repeatedly executed, and the antireflection film Is removed for each atomic layer to etch the antireflection film.
- the antireflection film can be removed for each atomic layer by a method similar to the ALE (Atomic Layer Etching) method.
- the fifth gas includes a fluorocarbon-based gas and a rare gas.
- the fifth gas contains a fluorocarbon-based gas, in the twelfth step, fluorine radicals and carbon radicals are supplied to the surface of the antireflection film, and a mixed layer containing both radicals is formed on the surface. Can be done.
- the sixth gas includes a rare gas. As described above, since the sixth gas contains a rare gas, in the fourteenth step, the mixed layer formed on the surface of the antireflection film is separated from the surface by the energy that the rare gas plasma receives by the bias voltage. Can be removed.
- the organic film is etched using the third mask by the plasma generated in the processing container, and the third mask is the sixth step.
- the second mask and the antireflection film are formed.
- the execution of the sixth step forms the third mask on the organic film with the shape maintained and the selectivity improved without depending on the density of the mask.
- the organic film can be etched using the mask, and the organic film can be satisfactorily etched.
- FIG. 1 is a flow diagram illustrating a method of an embodiment.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing the state of the object to be processed before and after each step shown in FIG. 1 including the (a) part, the (b) part, and the (c) part.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of the object to be processed after performing the steps shown in FIG.
- FIG. 5 is a diagram schematically showing how the protective film is formed in the sequence for forming the protective film shown in FIG.
- FIG. 6 is a diagram showing the principle of etching in the method shown in FIG.
- FIG. 1 is a flow diagram illustrating a method of an embodiment.
- a method MT according to an embodiment shown in FIG. 1 is a method for processing an object to be processed (hereinafter also referred to as “wafer”).
- the method MT is an example of a method for etching a wafer.
- a series of steps can be performed using a single plasma processing apparatus.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus.
- FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure of a plasma processing apparatus 10 that can be used in various embodiments of a method for processing an object.
- the plasma processing apparatus 10 is a plasma etching apparatus including parallel plate electrodes, and includes a processing container 12.
- the processing container 12 has a substantially cylindrical shape.
- the processing container 12 is made of, for example, aluminum, and an inner wall surface thereof is anodized.
- the processing container 12 is grounded for safety.
- a substantially cylindrical support portion 14 is provided on the bottom of the processing container 12.
- the support part 14 is comprised from the insulating material, for example.
- the insulating material constituting the support portion 14 may contain oxygen like quartz.
- the support portion 14 extends in the vertical direction from the bottom of the processing container 12 in the processing container 12.
- a mounting table PD is provided in the processing container 12. The mounting table PD is supported by the support unit 14.
- the mounting table PD holds the wafer W on the upper surface of the mounting table PD.
- the mounting table PD has a lower electrode LE and an electrostatic chuck ESC.
- the lower electrode LE includes a first plate 18a and a second plate 18b.
- the first plate 18a and the second plate 18b are made of a metal such as aluminum aluminum and have a substantially disk shape.
- the second plate 18b is provided on the first plate 18a and is electrically connected to the first plate 18a.
- An electrostatic chuck ESC is provided on the second plate 18b.
- the electrostatic chuck ESC has a structure in which electrodes that are conductive films are arranged between a pair of insulating layers or a pair of insulating sheets.
- a DC power source 22 is electrically connected to the electrode of the electrostatic chuck ESC via a switch 23.
- the electrostatic chuck ESC attracts the wafer W with an electrostatic force such as a Coulomb force generated by a DC voltage from the DC power supply 22. Thereby, the electrostatic chuck ESC can hold the wafer W.
- a focus ring FR is disposed on the peripheral edge of the second plate 18b so as to surround the edge of the wafer W and the electrostatic chuck ESC.
- the focus ring FR is provided in order to improve the etching uniformity.
- the focus ring FR is made of a material appropriately selected according to the material of the film to be etched, and can be made of, for example, quartz.
- a coolant channel 24 is provided inside the second plate 18b.
- the refrigerant flow path 24 constitutes a temperature adjustment mechanism.
- Refrigerant is supplied to the refrigerant flow path 24 from a chiller unit (not shown) provided outside the processing container 12 via a pipe 26a.
- the refrigerant supplied to the refrigerant flow path 24 is returned to the chiller unit via the pipe 26b.
- the refrigerant is supplied to the refrigerant flow path 24 so as to circulate.
- the temperature of the wafer W supported by the electrostatic chuck ESC is controlled.
- the plasma processing apparatus 10 is provided with a gas supply line 28.
- the gas supply line 28 supplies the heat transfer gas from the heat transfer gas supply mechanism, for example, He gas, between the upper surface of the electrostatic chuck ESC and the back surface of the wafer W.
- the plasma processing apparatus 10 is provided with a heater HT that is a heating element.
- the heater HT is embedded in the second plate 18b, for example.
- a heater power source HP is connected to the heater HT. By supplying electric power from the heater power source HP to the heater HT, the temperature of the mounting table PD is adjusted, and the temperature of the wafer W mounted on the mounting table PD is adjusted.
- the heater HT may be built in the electrostatic chuck ESC.
- the plasma processing apparatus 10 includes an upper electrode 30.
- the upper electrode 30 is disposed above the mounting table PD so as to face the mounting table PD.
- the lower electrode LE and the upper electrode 30 are provided substantially parallel to each other.
- a processing space S for performing plasma processing on the wafer W is provided between the upper electrode 30 and the lower electrode LE.
- the upper electrode 30 is supported on the upper portion of the processing container 12 via an insulating shielding member 32.
- the insulating shielding member 32 is made of an insulating material and can contain oxygen, for example, quartz.
- the upper electrode 30 can include an electrode plate 34 and an electrode support 36.
- the electrode plate 34 faces the processing space S, and the electrode plate 34 is provided with a plurality of gas discharge holes 34a.
- the electrode plate 34 contains silicon. In another embodiment, the electrode plate 34 may contain silicon oxide.
- the electrode support 36 detachably supports the electrode plate 34 and can be made of a conductive material such as aluminum.
- the electrode support 36 may have a water cooling structure.
- a gas diffusion chamber 36 a is provided inside the electrode support 36.
- a plurality of gas flow holes 36 b communicating with the gas discharge holes 34 a extend downward from the gas diffusion chamber 36 a.
- the electrode support 36 is formed with a gas introduction port 36c that guides the processing gas to the gas diffusion chamber 36a, and a gas supply pipe 38 is connected to the gas introduction port 36c.
- a gas source group 40 is connected to the gas supply pipe 38 via a valve group 42 and a flow rate controller group 44.
- the gas source group 40 has a plurality of gas sources.
- the plurality of gas sources includes an organic-containing aminosilane-based gas source, a fluorocarbon-based gas source (C x F y gas (x, y is an integer of 1 to 10)), a gas source having oxygen atoms and carbon atoms. (Eg, carbon dioxide gas), a source of nitrogen gas, a source of hydrogen-containing gas, and a source of noble gas.
- the fluorocarbon-based gas any fluorocarbon-based gas such as CF 4 gas, C 4 F 6 gas, and C 4 F 8 gas can be used.
- aminosilane-based gas those having a molecular structure having a relatively small number of amino groups can be used.
- monoaminosilane H 3 —Si—R (R contains an organic substance and is substituted). Good amino groups)
- the aminosilane-based gas (a gas contained in the gas G1 described later) can include an aminosilane that can have 1 to 3 silicon atoms, or an aminosilane that has 1 to 3 amino groups. Can be included.
- An aminosilane having 1 to 3 silicon atoms is a monosilane having 1 to 3 amino groups (monoaminosilane), a disilane having 1 to 3 amino groups, or a trisilane having 1 to 3 amino groups It can be.
- the above aminosilane can have an optionally substituted amino group.
- the amino group can be substituted with any of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group.
- the above methyl group, ethyl group, propyl group, or butyl group can be substituted by halogen.
- the rare gas any rare gas such as Ar gas or He gas can be used.
- the valve group 42 includes a plurality of valves
- the flow rate controller group 44 includes a plurality of flow rate controllers such as a mass flow controller.
- Each of the plurality of gas sources of the gas source group 40 is connected to the gas supply pipe 38 via a corresponding valve of the valve group 42 and a corresponding flow rate controller of the flow rate controller group 44. Therefore, the plasma processing apparatus 10 can supply the gas from one or more gas sources selected from the plurality of gas sources of the gas source group 40 into the processing container 12 at individually adjusted flow rates. It is.
- a deposition shield 46 is detachably provided along the inner wall of the processing container 12.
- the deposition shield 46 is also provided on the outer periphery of the support portion 14.
- the deposition shield 46 prevents the etching byproduct (depot) from adhering to the processing container 12 and can be configured by coating an aluminum material with ceramics such as Y 2 O 3 .
- the deposition shield can be made of a material containing oxygen such as quartz.
- An exhaust plate 48 is provided on the bottom side of the processing container 12 and between the support 14 and the side wall of the processing container 12.
- the exhaust plate 48 can be configured by, for example, coating an aluminum material with ceramics such as Y 2 O 3 .
- An exhaust port 12 e is provided below the exhaust plate 48 and in the processing container 12.
- An exhaust device 50 is connected to the exhaust port 12e via an exhaust pipe 52.
- the exhaust device 50 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and can depressurize the space in the processing container 12 to a desired degree of vacuum.
- a loading / unloading port 12 g for the wafer W is provided on the side wall of the processing container 12, and the loading / unloading port 12 g can be opened and closed by a gate valve 54.
- the plasma processing apparatus 10 further includes a first high frequency power source 62 and a second high frequency power source 64.
- the first high-frequency power source 62 is a power source that generates first high-frequency power for plasma generation, and generates a high-frequency power of 27 to 100 [MHz], in one example, 60 [MHz].
- the first high frequency power supply 62 is connected to the upper electrode 30 via the matching unit 66.
- the matching unit 66 is a circuit for matching the output impedance of the first high-frequency power source 62 with the input impedance on the load side (lower electrode LE side). Note that the first high-frequency power source 62 may be connected to the lower electrode LE via the matching unit 66.
- the second high-frequency power source 64 is a power source that generates second high-frequency power for drawing ions into the wafer W, that is, a power source for generating high-frequency bias power, and has a frequency within a range of 400 [kHz] to 40.68 [MHz]. In one example, high-frequency bias power having a frequency of 13.56 [MHz] is generated.
- the second high frequency power supply 64 is connected to the lower electrode LE via the matching unit 68.
- the matching unit 68 is a circuit for matching the output impedance of the second high-frequency power source 64 with the input impedance on the load side (lower electrode LE side).
- the plasma processing apparatus 10 further includes a power source 70.
- the power source 70 is connected to the upper electrode 30.
- the power source 70 applies a voltage to the upper electrode 30 for drawing positive ions present in the processing space S into the electrode plate 34.
- the power source 70 is a DC power source that generates a negative DC voltage. When such a voltage is applied from the power source 70 to the upper electrode 30, positive ions existing in the processing space S collide with the electrode plate 34. Thereby, secondary electrons and / or silicon are emitted from the electrode plate 34.
- the plasma processing apparatus 10 may further include a control unit Cnt.
- the control unit Cnt is a computer including a processor, a storage unit, an input device, a display device, and the like, and controls each unit of the plasma processing apparatus 10.
- the control unit Cnt includes a valve group 42, a flow rate controller group 44, an exhaust device 50, a first high-frequency power source 62, a matching unit 66, a second high-frequency power source 64, a matching unit 68, a power source 70, and a heater power source. Connected to HP and chiller unit.
- the control unit Cnt operates according to a program based on the input recipe and sends out a control signal.
- selection and flow rate of the gas supplied from the gas source group 40, exhaust of the exhaust device 50, power supply from the first high frequency power source 62 and the second high frequency power source 64, and from the power source 70 It is possible to control the voltage application, the power supply of the heater power supply HP, the refrigerant flow rate from the chiller unit, and the refrigerant temperature. Note that each step of the method MT for processing an object to be processed disclosed in this specification can be executed by operating each unit of the plasma processing apparatus 10 under the control of the control unit Cnt.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of the object to be processed before and after each step shown in FIG.
- the wafer W prepared in the process ST1 includes a substrate SB, an etching target layer EL, an organic film OL, an antireflection film AL, and a mask MK1 (second mask). ).
- the etched layer EL is provided on the substrate SB.
- the layer to be etched EL is a layer made of a material that is selectively etched with respect to the organic film OL, and an insulating film is used.
- the layer to be etched EL can be made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ).
- the etched layer EL can be made of other materials such as polycrystalline silicon.
- the organic film OL is provided on the etched layer EL.
- the organic film OL is a layer containing carbon, for example, an SOH (spin-on hard mask) layer.
- the antireflection film AL is a silicon-containing antireflection film, and is provided on the organic film OL.
- the mask MK1 is provided on the antireflection film AL.
- the mask MK1 is a resist mask made of a resist material, and is produced by patterning a resist layer by a photolithography technique.
- the mask MK1 can be, for example, an ArF resist.
- the mask MK1 partially covers the antireflection film AL.
- the mask MK1 defines an opening OP1 that partially exposes the antireflection film AL.
- the pattern of the mask MK1 is, for example, a line and space pattern, but other various patterns such as a pattern that provides a circular opening in a plan view and a pattern that provides an elliptical opening in a plan view. Can have.
- the mask MK1 may be formed using a block copolymer such as polystyrene-block-polymethyl methacrylate (PS-b-PMMA), for example, and further utilizing the phase separation structure of PS and PMMA. .
- PS-b-PMMA polystyrene-block-polymethyl methacrylate
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of the object to be processed before and after each step shown in FIG.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of the object to be processed after each step of the method shown in FIG.
- FIG. 5 is a diagram schematically showing how the protective film is formed in the sequence for forming the protective film shown in FIG.
- step ST1 a wafer W shown in FIG. 3A is prepared, and the wafer W is accommodated in the processing container 12 of the plasma processing apparatus 10 and placed on the electrostatic chuck ESC.
- step ST2 each process after the process ST2 is executed.
- a series of steps ST6 to ST7 (sixth step) is a step of etching the antireflection film AL.
- step ST2 the wafer W is irradiated with secondary electrons.
- plasma is generated in the processing container 12 before the execution of the sequence SQ1 (second sequence) for forming a silicon oxide protective film (protective film SX) conformally on the mask MK1 and step ST4.
- the negative electrode voltage is applied to the upper electrode 30 to irradiate the mask MK1 with secondary electrons.
- the mask MK1 is irradiated with secondary electrons before the series of steps SQ1 to ST4 for forming the protective film SX is performed, the mask MK1 is modified before the protective film SX is formed. Thus, damage to the mask MK1 due to subsequent processes can be suppressed.
- a hydrogen-containing gas and a rare gas are supplied into the processing container 12, and high-frequency power is supplied from the first high-frequency power source 62, whereby plasma is generated in the processing container 12.
- a hydrogen-containing gas and a rare gas are supplied into the processing container 12 from a gas source selected from a plurality of gas sources in the gas source group 40. Accordingly, positive ions in the processing space S are attracted to the upper electrode 30, and the positive ions collide with the upper electrode 30. When positive ions collide with the upper electrode 30, secondary electrons are emitted from the upper electrode 30. By irradiating the wafer W with the emitted secondary electrons, the mask MK1 is modified.
- silicon that is a constituent material of the electrode plate 34 is emitted together with secondary electrons.
- the released silicon combines with oxygen released from the components of the plasma processing apparatus 10 exposed to the plasma.
- the oxygen is released from members such as the support portion 14, the insulating shielding member 32, and the deposition shield 46, for example.
- a silicon oxide compound is generated by the combination of silicon and oxygen, and the silicon oxide compound is deposited on the wafer W to cover and protect the mask MK1.
- plasma is generated in the processing container 12 to apply a negative DC voltage to the upper electrode 30, thereby irradiating the mask MK1 with secondary electrons.
- step ST2a silicon is released from the electrode plate 34, and the mask MK1 is covered with a silicon oxide compound containing the silicon. Then, the mask MK1 is irradiated with secondary electrons, and after the mask MK1 is covered with a silicon oxide compound, the space in the processing container 12 is purged, and the process proceeds to step ST2a.
- the silicon oxide compound covers the mask MK1 in the process ST2, damage to the mask MK1 in the subsequent process can be further suppressed.
- sequence SQ1, step ST5, sequence SQ2 (third sequence), and step ST7 are sequentially executed.
- a series of steps from sequence SQ1 to step ST5 is a step in which a protective film SX of a silicon oxide film is conformally formed on the surface of the mask MK1, and a series of steps from sequence SQ2 to step ST7 are steps of sequence SQ1 to step ST5.
- the antireflection film AL is precisely etched by removing the antireflection film AL for each atomic layer using the mask MK1 on which the protective film SX of the silicon oxide film is formed.
- a protective film SX having a conformal film thickness that is accurately controlled is formed on the mask regardless of the density difference of the mask. Resistance to etching of the mask is enhanced while maintaining the shape of the mask, and further, the selection ratio of the mask is improved by executing a series of steps SQ2 to ST7, and the shape of the mask (LWR (Line Width Roughness) is improved. ) And LER (Line Edge Roughness)) are affected by etching.
- LWR Line Width Roughness
- LER Line Edge Roughness
- step ST2 the sequence SQ1 is executed once or more.
- the sequence SQ1 and the step ST4 are steps for forming the silicon oxide protective film SX conformally with a uniform thickness on the wafer W by a method similar to the ALD (Atomic Layer Deposition) method, and are sequentially executed in the sequence SQ1.
- the process ST3a (8th process), process ST3b (9th process), process ST3c (10th process), and process ST3d (11th process) are included.
- Step ST3a supplies the gas G1 (third gas) into the processing container 12.
- a gas G1 containing silicon is introduced into the processing container 12, as shown in part (a) of FIG.
- the gas G1 contains an organic-containing aminosilane-based gas.
- An organic-containing aminosilane-based gas G1 is supplied into the processing vessel 12 from a gas source selected from a plurality of gas sources in the gas source group 40.
- the gas G1 for example, monoaminosilane (H 3 —Si—R (where R is an organic-containing amino group) is used as an organic-containing aminosilane-based gas.
- the plasma of the gas G1 is not generated.
- the molecules of the gas G1 adhere to the surface of the wafer W as a reaction precursor (layer Ly1) as shown in part (b) of FIG.
- the molecules of gas G1 (monoaminosilane) adhere to the surface of the wafer W by chemical adsorption based on chemical bonds, and plasma is not used.
- the temperature of the wafer W is about 0 degree Celsius or higher and not higher than the glass transition temperature of the material included in the mask MK1 (for example, 200 degree Celsius or lower).
- a gas other than monoaminosilane can be used as long as it can be attached to the surface by chemical bonding within the temperature range and contains silicon.
- the silicon reaction precursor (layer Ly1) is formed on the mask MK1 along the atomic layer on the surface of the mask MK1 by the process ST3a.
- step ST3b subsequent to step ST3a, the space in the processing container 12 is purged. Specifically, the gas G1 supplied in step ST3a is exhausted.
- an inert gas such as a nitrogen gas or a rare gas (eg, Ar gas) may be supplied to the processing container 12 as a purge gas. That is, the purge in the process ST3b may be either a gas purge for flowing an inert gas into the processing container 12 or a purge by evacuation.
- the reaction precursor layer Ly1 is an extremely thin monomolecular layer.
- step ST3c plasma P1 of gas G2 (fourth gas) is generated in the processing container 12, as shown in part (b) of FIG.
- the gas G2 includes a gas containing oxygen atoms and carbon atoms, and may include, for example, carbon dioxide gas.
- the temperature of the wafer W when the plasma P1 of the gas G2 is generated is not less than 0 degrees Celsius and not more than the glass transition temperature of the material included in the mask MK1 (for example, not more than 200 degrees Celsius).
- a gas G2 containing a gas containing oxygen atoms and carbon atoms is supplied into the processing container 12 from a gas source selected from a plurality of gas sources of the gas source group 40.
- the bias power of the second high frequency power supply 64 can be applied. It is also possible to generate plasma using only the second high frequency power supply 64 without using the first high frequency power supply 62.
- the pressure in the space in the processing container 12 is set to a preset pressure. In this way, the plasma P1 of the gas G2 is generated in the processing container 12.
- a layer Ly2 (corresponding to the protective film SX) which is a silicon oxide film is formed as a monomolecular layer. Since the carbon radical can function to suppress oxygen erosion to the mask MK1, the silicon oxide film can be stably formed as a protective film on the surface of the mask MK1.
- the bond energy of the Si—O bond of the silicon oxide film is about 192 [kcal], and the bond energy of each of the C—C bond, CH bond, and CF bond (about 50-110 [kcal], 70 ⁇ Therefore, the silicon oxide film can function as a protective film.
- the oxygen atoms are bonded to the silicon reaction precursor (layer Ly1) provided on the mask MK1, whereby the silicon oxide film is formed on the mask MK1.
- the layer Ly2 can be formed conformally.
- the gas G2 contains carbon atoms, erosion of the mask MK1 by oxygen atoms can be suppressed by the carbon atoms. Accordingly, in the sequence SQ1, as in the ALD method, the silicon oxide film layer Ly2 is thinly and uniformly formed on the surface of the wafer W regardless of the density of the mask MK1 by executing the sequence SQ1 once (unit cycle). It can be formed conformally with a sufficient film thickness.
- step ST3d subsequent to step ST3c, the space in the processing container 12 is purged. Specifically, the gas G2 supplied in step ST3c is exhausted.
- an inert gas such as nitrogen gas or a rare gas (eg, Ar) may be supplied to the processing container 12 as a purge gas.
- the purge in step ST3d may be either a gas purge for flowing an inert gas into the processing container 12 or a purge by evacuation.
- step ST4 subsequent to sequence SQ1, it is determined whether or not to end execution of sequence SQ1. Specifically, in step ST4, it is determined whether or not the number of executions of the sequence SQ1 has reached a preset number.
- the determination of the number of executions of the sequence SQ1 is to determine the thickness of the protective film SX formed on the wafer W shown in part (b) of FIG. That is, the film thickness of the protective film SX finally formed on the wafer W is determined by the product of the film thickness of the silicon oxide film formed by executing the sequence SQ1 once (unit cycle) and the number of executions of the sequence SQ1. The thickness can be substantially determined.
- sequence SQ1 can be set according to the desired thickness of protective film SX formed on wafer W. As described above, the sequence SQ1 is repeatedly executed, so that the protective film SX of the silicon oxide film is conformally formed on the surface of the mask MK1.
- step ST4 When it is determined in step ST4 that the number of executions of the sequence SQ1 has not reached the preset number (step ST4: NO), the execution of the sequence SQ1 is repeated again. On the other hand, when it is determined in step ST4 that the number of executions of sequence SQ1 has reached the preset number (step ST4: YES), the execution of sequence SQ1 is terminated.
- a protective film SX that is a silicon oxide film is formed on the surface of the wafer W as shown in FIG. That is, by repeating the sequence SQ1 for a preset number of times, the protective film SX having a preset thickness is conformally formed on the surface of the wafer W in a uniform film regardless of the density of the mask MK1. It is formed. The thickness of the protective film SX provided on the mask MK1 is accurately controlled by repeatedly executing the sequence SQ1.
- the protective film SX can be conformally formed on the surface of the mask MK1 by a method similar to the ALD method.
- the protective film SX formed by the sequence SQ1 and the series of steps ST4 includes a region R1, a region R2, and a region R3, as shown in part (b) of FIG.
- the region R3 is a region that extends along the side surface of the mask MK1.
- the region R3 extends from the surface of the antireflection film AL to the lower side of the region R1.
- Region R1 extends on the upper surface of mask MK1 and on region R3.
- the region R2 extends between the adjacent regions R3 and on the surface of the antireflection film AL.
- the sequence SQ1 forms the protective film SX in the same manner as the ALD method. Therefore, the film thicknesses of the region R1, the region R2, and the region R3 are substantially equal to each other regardless of the density of the mask MK1. It becomes the film thickness.
- step ST5 subsequent to step ST4, the protective film SX is etched (etched back) so as to remove the region R1 and the region R2.
- a processing gas containing fluorocarbon-based gas (C x F y is CF 4 , C 4 F 8 , CHF 3 ) from a gas source selected from the plurality of gas sources of the gas source group 40 is used as a processing container. 12 is supplied. Then, high-frequency power is supplied from the first high-frequency power source 62, high-frequency bias power is supplied from the second high-frequency power source 64, and the exhaust device 50 is operated to preset the pressure in the space in the processing vessel 12.
- a low pressure direction (20 [mT] or less) is desirable to lengthen the mean free path.
- a fluorocarbon-based gas plasma is generated.
- the active species including fluorine in the generated plasma preferentially etch the region R1 and the region R2 by being drawn in the vertical direction by the high frequency bias power.
- the region R1 and the region R2 are selectively removed, and the mask MS is formed by the remaining region R3.
- Mask MS and mask MK1 constitute mask MK2 on the surface of antireflection film AL.
- step ST5 a series of steps of sequence SQ2 to step ST7 is executed.
- a series of steps from sequence SQ2 to step ST7 is a step of etching the antireflection film AL.
- Sequence SQ2 is executed once or more.
- Sequence SQ2 is a series of precise etching of the antireflection film AL that is not covered by the mask MK2 with a high selection ratio regardless of the density of the mask MK2, by a method similar to the ALE (Atomic Layer Etching) method.
- Step ST6a (Twelfth step), Step ST6b (Thirteenth step), Step ST6c (Fourteenth step), Step ST6d (Fifteenth step), which are steps, which are sequentially executed in sequence SQ2.
- step ST6a plasma of the gas G3 (fifth gas) is generated in the processing container 12, and a mixed layer MX1 containing radicals contained in the plasma is formed in the atomic layer on the surface of the antireflection film AL.
- the gas G3 in a state where the wafer W is placed on the electrostatic chuck ESC, the gas G3 is supplied into the processing container 12, and plasma of the gas G3 is generated.
- the gas G3 is an etchant gas suitable for etching the antireflection film AL containing silicon, and includes a fluorocarbon-based gas and a rare gas, and may be, for example, C x F y / Ar gas.
- C x F y can be CF 4 .
- a gas G3 containing a fluorocarbon-based gas and a rare gas is supplied into the processing container 12 from a gas source selected from a plurality of gas sources in the gas source group 40. Then, high-frequency power is supplied from the first high-frequency power source 62, high-frequency bias power is supplied from the second high-frequency power source 64, and the exhaust device 50 is operated to preset the pressure in the space in the processing vessel 12. Set to pressure. In this manner, plasma of the gas G3 is generated in the processing container 12.
- the plasma of the gas G3 contains carbon radicals and fluorine radicals.
- FIG. 6 is a diagram showing the principle of etching in the method shown in FIG. 1 (sequence SQ2 and later-described sequence SQ3).
- white circles indicate atoms constituting the antireflection film AL
- black circles indicate radicals, and “+” surrounded by circles is described later.
- the ions of rare gas atoms for example, Ar atom ions contained in the gas G4 (sixth gas) of FIG.
- carbon radicals and fluorine radicals contained in the plasma of the gas G3 are supplied to the surface of the antireflection film AL by the process ST6a.
- the mixed layer MX1 including the atoms constituting the antireflection film AL, the carbon radical, and the fluorine radical is formed on the surface of the antireflection film AL by the process ST6a. (See FIG. 3 (c) as well as FIG. 6 (a)).
- step ST6a fluorine radicals and carbon radicals are supplied to the atomic layer on the surface of the antireflection film AL, and the mixed layer contains both radicals in the atomic layer.
- MX1 can be formed.
- Si of the mask MS included in the mask MK2 and carbon radicals included in the plasma of the gas G3 function as a protective film. Further, the adjustment of the fluorine radical amount can be controlled by a DC voltage from the power source 70.
- step ST6b subsequent to step ST6a, the space in the processing container 12 is purged. Specifically, the gas G3 supplied in step ST6a is exhausted.
- an inert gas such as nitrogen gas or a rare gas (eg, Ar gas) may be supplied to the processing container 12 as a purge gas.
- the purge in step ST6b may be either a gas purge for flowing an inert gas into the processing container 12 or a purge by evacuation.
- a plasma of gas G4 is generated in the processing container 12, and a bias voltage is applied to the plasma to remove the mixed layer MX1.
- the gas G4 includes a rare gas, and may include, for example, Ar gas.
- a gas G4 containing a rare gas (for example, Ar gas) is supplied from a gas source selected from a plurality of gas sources in the gas source group 40 into the processing container 12, and high-frequency power is supplied from the first high-frequency power source 62. Is supplied, high frequency bias power is supplied from the second high frequency power supply 64, and the exhaust device 50 is operated to set the pressure in the space in the processing container 12 to a preset pressure. In this manner, plasma of the gas G4 is generated in the processing container 12.
- the ions (for example, Ar atoms) of the gas G4 in the generated plasma collide with the mixed layer MX1 on the surface of the antireflection film AL by being drawn in the vertical direction by the high frequency bias power, and the mixed layer MX1.
- energy is supplied to the mixed layer MX1 formed on the surface of the antireflection film AL through ions of the atoms of the gas G4 by the process ST6c.
- the mixed layer MX1 can be removed from the AL.
- step ST6c the mixed layer MX1 formed on the surface of the antireflection film AL is removed from the surface by the energy received by the rare gas plasma by the bias voltage. Can be done.
- step ST6d subsequent to step ST6c, the space in the processing container 12 is purged. Specifically, the gas G4 supplied in step ST6c is exhausted.
- an inert gas such as nitrogen gas or a rare gas (eg, Ar gas) may be supplied to the processing container 12 as a purge gas.
- the purge in step ST6d may be either a gas purge for flowing an inert gas into the processing container 12 or a purge by evacuation.
- the atoms constituting the mixed layer on the surface of the antireflection film AL and excess ions (for example, Ar atoms) contained in the plasma of the gas G4 by the purging performed in the step ST6c. Ion) can also be sufficiently removed.
- step ST7 subsequent to sequence SQ2, it is determined whether or not to end execution of sequence SQ2. Specifically, in step ST7, it is determined whether or not the number of executions of the sequence SQ2 has reached a preset number. The determination of the number of executions of the sequence SQ2 is to determine the degree of etching (depth) for the antireflection film AL. The sequence SQ2 can be repeatedly executed so as to etch the antireflection film AL up to the surface of the organic film OL.
- the execution of the sequence SQ2 is performed so that the product of the thickness of the antireflection film AL etched by the execution of the sequence SQ2 once (unit cycle) and the number of executions of the sequence SQ2 is the total thickness of the antireflection film AL itself.
- the number of times can be determined. Therefore, the number of executions of the sequence SQ2 can be set according to the thickness of the antireflection film AL.
- step ST7 If it is determined in step ST7 that the number of executions of the sequence SQ2 has not reached the preset number (step ST7: NO), the execution of the sequence SQ2 is repeated again. On the other hand, when it is determined in step ST7 that the number of executions of sequence SQ2 has reached the preset number (step ST7: YES), the execution of sequence SQ2 is ended. Thereby, as shown in FIG. 4A, the antireflection film AL is etched to form a mask ALM. That is, by repeating the sequence SQ2 for a preset number of times, the antireflection film AL has the same and uniform width as the opening OP2 provided by the mask MK2 regardless of the density of the mask MK2 (the density of the mask MK1). Etching is performed with a wide width, and the selectivity is improved.
- the mask ALM provides an opening OP3 together with the mask MK2.
- the opening OP3 has the same width as the width of the opening OP2 provided by the mask MK2 (see the part (c) in FIG. 3).
- the mask MK2 and the mask ALM constitute a mask MK3 (third mask) for the organic film OL.
- the width of the opening OP3 formed by etching the antireflection film AL is accurately controlled by repeatedly executing the sequence SQ2.
- the sequence SQ2 for the antireflection film AL is performed.
- the influence on the shape (LWR and LER) of the mask MK2 due to the etching can be reduced.
- the width of the opening OP3 formed by the etching can also reduce the influence of the etching on the sequence SQ2, and the density of the mask MK2 (the density of the mask MK1) ) Can also be reduced.
- a series of steps SQ2 to ST7 is performed after the step of conformally forming the silicon oxide film (region R3 (mask MS) of the protective film SX) on the surface of the mask MK1 (in step ST5).
- the antireflection film AL is performed by repeatedly executing the sequence SQ2 using the mask MK1 (mask MK2) on which the mask MS is formed and removing the antireflection film AL for each atomic layer. This is a process for precisely etching. Therefore, in a series of steps from sequence SQ2 to step ST7, the antireflection film AL can be removed for each atomic layer by a method similar to the ALE method.
- Step ST7 In step ST8 (seventh step) subsequent to YES, the organic film OL is etched.
- step ST8 after execution of the sequence SQ1 to step ST7 for performing the etching process on the antireflection film AL (after step ST7: YES), the plasma generated in the processing container 12 is used to form the organic film OL using the mask MK3.
- This is a step of performing an etching process.
- the mask MK3 is formed from the antireflection film AL in the step of etching the antireflection film AL (sequence SQ1 to step ST7).
- a processing gas containing nitrogen gas and hydrogen-containing gas is supplied into the processing container 12 from a gas source selected from among a plurality of gas sources in the gas source group 40.
- a gas source selected from among a plurality of gas sources in the gas source group 40.
- a processing gas containing oxygen may be used.
- high-frequency power is supplied from the first high-frequency power source 62
- high-frequency bias power is supplied from the second high-frequency power source 64
- the exhaust device 50 is operated to set the pressure in the space in the processing container 12 to a predetermined pressure. Set. Thereby, plasma of a processing gas containing nitrogen gas and hydrogen-containing gas is generated.
- Hydrogen radicals which are active species of hydrogen in the generated plasma, etch the region exposed from the mask MK3 in the entire region of the organic film OL.
- the organic film OL is etched, so that the opening OP4 having the same width as the width of the opening OP3 provided by the mask MK3 (see FIG. 4A) is formed.
- a mask OLM is formed from the organic film OL.
- the mask ALM and the mask OLM constitute a mask MK4 (first mask) for the layer to be etched EL.
- the sequence SQ2 improves the uniformity of the width of the opening OP3 of the mask MK3 regardless of the density of the mask MK3 (the density of the mask MK2), and the shape of the mask MK3 (LWR and LER) is also good.
- the uniformity of the width of the opening OP4 of the mask MK4 is also improved regardless of the density of the mask MK4 (the density of the mask MK3), and the shape (LWR and LER) of the mask MK4 is improved.
- the mask MK3 whose shape is maintained and the selection ratio is improved is formed on the organic film OL without depending on the density of the mask.
- the organic film OL can be etched by the mask MK3 having a good shape, and the organic film OL can be etched well.
- sequence SQ3 (first sequence) and step ST10 are executed.
- Sequence SQ3 and step ST10 are a series of steps for etching the layer to be etched EL by removing the layer to be etched EL for each atomic layer.
- the sequence SQ3 includes a process ST9a (first process), a process ST9b (second process), a process ST9c (third process), a process ST9d (fourth process), and a process ST9 (fifth process). .
- step ST9a secondary electrons are applied to the mask MK4 by generating plasma in the processing container 12 of the plasma processing apparatus 10 and applying a negative DC voltage to the upper electrode 30 of the parallel plate electrode provided in the processing container 12.
- the mask MK4 is covered with a silicon oxide compound containing silicon by discharging silicon from the electrode plate 34 included in the upper electrode 30 and containing silicon. After the mask MK4 is covered with the silicon oxide compound, the space in the processing container 12 is purged, and then the process proceeds to step ST9b.
- process ST9a The processing content of process ST9a is demonstrated concretely.
- a hydrogen-containing gas and a rare gas for example, Ar gas
- high-frequency power is supplied from the first high-frequency power source 62, thereby generating plasma in the processing container 12.
- a hydrogen-containing gas and a rare gas for example, Ar gas
- the mask MK1 By irradiating the wafer W with the emitted secondary electrons, the mask MK1 is modified. Further, when positive ions collide with the electrode plate 34, silicon that is a constituent material of the electrode plate 34 is emitted together with secondary electrons. The released silicon combines with oxygen released from the components of the plasma processing apparatus 10 exposed to the plasma. The oxygen is released from members such as the support portion 14, the insulating shielding member 32, and the deposition shield 46, for example. A silicon oxide compound is generated by the combination of silicon and oxygen, and the silicon oxide compound is deposited on the wafer W to cover and protect the mask MK4. Then, the mask MK4 is irradiated with secondary electrons, and after the mask MK4 is covered with a silicon oxide compound, the space in the processing container 12 is purged, and the process proceeds to step ST9b.
- step ST9a plasma is generated in the processing container 12 to apply a negative DC voltage to the upper electrode 30, thereby irradiating the mask MK4 with secondary electrons and releasing silicon from the electrode plate 34. Then, the mask MK4 is covered with a silicon oxide compound containing silicon. Therefore, in the process ST9a, the silicon oxide compound covers the mask MK4, so that damage to the mask MK4 in the subsequent process can be suppressed.
- step ST9b subsequent to step ST9a, plasma of gas G5 (first gas) is generated in the processing container 12 by the same method as in step ST6a, and the mixed layer MX2 containing radicals contained in the plasma is formed as an etching target layer. It is formed in the atomic layer on the surface of EL.
- the gas G5 in a state where the wafer W is placed on the electrostatic chuck ESC, the gas G5 is supplied into the processing container 12, and plasma of the gas G5 is generated.
- the gas G5 is an etchant gas suitable for etching the layer to be etched EL, and includes a fluorocarbon-based gas and a rare gas, and may be, for example, C x F y / Ar gas.
- C x F y can be CF 4 .
- a gas G5 containing a fluorocarbon-based gas and a rare gas is supplied into the processing container 12 from a gas source selected from a plurality of gas sources in the gas source group 40. Then, high-frequency power is supplied from the first high-frequency power source 62, high-frequency bias power is supplied from the second high-frequency power source 64, and the exhaust device 50 is operated to preset the pressure in the space in the processing vessel 12. Set to pressure. In this manner, plasma of the gas G5 is generated in the processing container 12.
- the plasma of the gas G5 contains carbon radicals and fluorine radicals.
- step ST9b a mixed layer MX2 containing carbon radicals and fluorine radicals is formed on the atomic layer on the surface of the layer to be etched EL (see FIG. 4 (b) together with FIG. 6 (a)). Therefore, since the gas G5 contains a fluorocarbon-based gas, in step ST9b, fluorine radicals and carbon radicals are supplied to the atomic layer on the surface of the etched layer EL, and a mixed layer MX2 containing both radicals is formed in the atomic layer. Can be done.
- step ST9c subsequent to step ST9b, the space in the processing container 12 is purged by the same method as in step ST6b. Specifically, the gas G5 supplied in step ST9b is exhausted.
- an inert gas such as nitrogen gas or a rare gas (eg, Ar gas) may be supplied to the processing container 12 as a purge gas. That is, the purge in step ST9c may be either a gas purge for flowing an inert gas into the processing container 12 or a purge by evacuation.
- a plasma of the gas G6 (second gas) is generated in the processing container 12 by the same method as in the process ST6c, and a bias voltage is applied to the plasma to remove the mixed layer MX2.
- the gas G6 includes a rare gas, and may include, for example, Ar gas.
- a gas G6 containing a rare gas (for example, Ar gas) from a gas source selected from among a plurality of gas sources in the gas source group 40 is supplied into the processing container 12, and high-frequency power is supplied from the first high-frequency power source 62.
- high frequency bias power is supplied from the second high frequency power supply 64, and the exhaust device 50 is operated to set the pressure in the space in the processing container 12 to a preset pressure.
- plasma of the gas G6 is generated in the processing container 12.
- the ions of the atoms of the gas G6 in the generated plasma collide with the mixed layer MX2 on the surface of the layer EL to be etched by being drawn in the vertical direction by the high frequency bias power, and the mixed layer MX2 To supply energy.
- energy is supplied to the mixed layer MX2 formed on the surface of the etched layer EL through ions of the gas G6 by the process ST6c.
- the mixed layer MX2 can be removed from the EL.
- step ST9d the mixed layer MX2 formed on the surface of the etching target layer EL is removed from the surface by the energy received by the plasma of the rare gas by the bias voltage. Can be done.
- step ST9e subsequent to step ST9d, the space in the processing container 12 is purged by the same method as in step ST6d. Specifically, the gas G6 supplied in step ST9d is exhausted.
- an inert gas such as nitrogen gas or a rare gas (eg, Ar gas) may be supplied to the processing container 12 as a purge gas. That is, the purge in step ST9e may be either a gas purge for flowing an inert gas into the processing container 12 or a purge by evacuation. As shown in part (c) of FIG.
- step ST9e excess ions contained in the plasma of the gas G6 and atoms constituting the mixed layer MX2 on the surface of the etching target EL by the purge performed in the step ST9e (for example, Ar) Atomic ions) can also be sufficiently removed. Therefore, in the series of steps from sequence SQ3 to step ST10, the layer to be etched EL can be removed for each atomic layer by the same method as ALE.
- step ST10 subsequent to sequence SQ3, it is determined whether or not to end execution of sequence SQ3 by the same method as in step ST7. Specifically, in step ST10, it is determined whether or not the number of executions of the sequence SQ3 has reached a preset number. The determination of the number of executions of the sequence SQ3 is to determine the degree (depth) of etching with respect to the etching target layer EL. The sequence SQ3 can be repeatedly executed so as to etch the etching target layer EL up to the surface of the substrate SB.
- the execution of the sequence SQ3 is performed so that the product of the thickness of the etched layer EL etched by the execution of the sequence SQ3 once (unit cycle) and the number of executions of the sequence SQ3 becomes the total thickness of the etched layer EL itself.
- the number of times can be determined. Therefore, the number of executions of the sequence SQ3 can be set according to the thickness of the etched layer EL.
- step ST10 When it is determined in step ST10 that the number of executions of sequence SQ3 has not reached the preset number (step ST10: NO), the execution of sequence SQ3 is repeated again. On the other hand, when it is determined in step ST10 that the number of executions of sequence SQ3 has reached the preset number (step ST10: YES), the execution of sequence SQ3 is terminated.
- the etched layer EL is etched as shown in FIG. That is, the sequence SQ3 is repeated a predetermined number of times, so that the layer to be etched EL does not depend on the density of the mask MK4 (the density of the mask MK1), but the opening OP4 (FIG. 4B). Etching is performed with the same and uniform width as the width of (see ()), and the selectivity is improved.
- the width of the opening OP4 formed by etching the layer to be etched EL is accurately controlled by repeatedly executing the sequence SQ3.
- the silicon oxide compound is formed on the side surface of the mask MK4 on the etched layer EL in step ST9a, the influence of the shape (LWR and LER) of the mask MK4 due to the etching of the sequence SQ3 on the etched layer EL can be reduced. Since the influence of the shape of the mask MK4 on the etching of the sequence SQ3 can be reduced in this way, the width of the opening OP4 formed by the etching can also reduce the influence of the etching of the sequence SQ3, and the density of the mask MK4 (the density of the mask MK1) ) Can also be reduced.
- Step ST9b when the gas G5 includes, for example, CF 4 and Ar, the more the Ar gas flow rate is higher than the CF 4 gas flow rate, the more time the Ar gas is supplied into the processing container 12. Is longer than the time for supplying the CF 4 gas into the processing container 12, the LWR is reduced, and the shape of the mask MK4 is better maintained. Further, in the case where Ar gas is used as a rare gas used for releasing secondary electrons and silicon in the process ST9a, the longer the time for supplying the Ar gas to the processing container 12 (the implementation time of the process ST9a), the lower the LWR. The shape maintenance of the mask MK4 becomes good.
- etch the antireflection film AL in order to etch the antireflection film AL, a series of steps ST2 to ST7 is provided.
- the antireflection film AL is etched without performing the series of steps ST2 to ST7 or the sequence SQ2
- the etching can be performed by a known RIE (Reactive Ion Etching) without performing the series of steps of the step ST7.
- the series of steps ST2 to ST7 for example, the step ST2 may not be performed, and the sequence SQ1 to step ST5 may not be performed.
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、被処理体を処理する方法に関するものであり、特にマスクの作成を含む方法に関するものである。 Embodiments of the present invention relate to a method of processing an object to be processed, and more particularly to a method including creation of a mask.
半導体素子といったデバイスの微細化を実現するためには、これまでのフォトリソグラフィ技術を用いた微細加工により得られる限界寸法よりも小さな寸法をもったパターンを形成する必要がある。このような寸法のパターンを形成するための一手法として、次世代露光技術であるEUV(Extreme Ultraviolet)技術等の開発が進められている。EUV技術では、従来のUV光源波長に比べて著しく短い波長の光が用いられており、例えば13.5[nm]と非常に短い波長の光が用いられる。また、従来のリソグラフィ技術に代わる技術として、秩序パターンを自発的に組織化する自己組織化(self-assembled)材料の一つである自己組織化ブロック・コポリマー(BCP:blockcopolymer)を用いてパターンを形成する誘導自己組織化(DSA:Directed Self-Assembly)技術が着目されている。 In order to realize miniaturization of a device such as a semiconductor element, it is necessary to form a pattern having a smaller dimension than a critical dimension obtained by microfabrication using a conventional photolithography technique. Development of EUV (Extreme Ultraviolet) technology, etc., which is a next-generation exposure technology, is being promoted as a technique for forming a pattern having such dimensions. In the EUV technology, light having a remarkably shorter wavelength than that of a conventional UV light source wavelength is used. For example, light having a very short wavelength of 13.5 [nm] is used. In addition, as an alternative to conventional lithography technology, a pattern is formed using a self-assembled block copolymer (BCP), which is one of the self-assembled materials that spontaneously organize ordered patterns. Attention has been focused on the directed self-assembly (DSA) technology that forms.
上記のEUV技術およびDSA技術等を用いて狭パターンのパターンエッチングを行う場合、狭パターンに起因してマスクが脆弱となり、マスクの倒壊等が生じ得る。これに対し、特許文献1,2には、マスクを保護する技術が開示されている。
When pattern etching of a narrow pattern is performed using the above EUV technology, DSA technology, or the like, the mask becomes fragile due to the narrow pattern, and the mask may collapse. In contrast,
特許文献1に開示されているプラズマエッチング性能強化方法は、プラズマを用いてエッチマスクにより定めた構造をエッチングすることによって、半導体ウェーハ上の誘電層にボーイングのない特徴部をエッチングによって形成するための方法である。特許文献1の技術では、マスクを誘電層上に形成し、保護シリコン含有被覆をマスクの露出面に形成し、マスク及び保護シリコン含有被覆を介して特徴部をエッチングする。さらに別の方法においては、この特徴部は保護シリコン含有被覆を形成する前に部分的にエッチングされる。このように、特許文献1の技術では、レジストマスク上において、または、部分的にエッチングされた特徴部の側壁上において、保護シリコン含有被覆をプラズマを用いて形成し、このように形成した保護シリコン含有被覆によって、マスクを保護し、CD(Critical Dimension)寸法のシュリンク制御し、エッチングによるボーイングを制御することが提案されている。
The method for enhancing the plasma etching performance disclosed in
特許文献2に開示されているプラズマエッチング方法は、多層レジストマスクを用いたシリコン酸化膜等のプラズマエッチング後にパターンの倒壊等により発生するラインウィグリングやストライエーションを防止および抑制することを目的としている。特許文献2の技術では、多層レジストマスクを用いて、被エッチング膜をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、多層レジストマスクは、上層レジストと無機膜系中間膜と下層レジストを含み、下層レジストの側壁に側壁保護膜を形成する側壁保護膜形成工程を有する。
このように、特許文献2の技術では、ラインウィグリング、ストライエーションを防止するために、三層構造のマスクに対し、下層レジストの処理後に側壁保護膜を形成し、この形成後のエッチング時のラインウィグリング、ストライエーションを防止することが提案されている。
The plasma etching method disclosed in Patent Document 2 is intended to prevent and suppress line wiggling and striation caused by pattern collapse after plasma etching of a silicon oxide film or the like using a multilayer resist mask. . In the technique of Patent Document 2, in a plasma etching method in which a film to be etched is plasma-etched using a multilayer resist mask, the multilayer resist mask includes an upper layer resist, an inorganic film-based intermediate film, and a lower layer resist. A sidewall protective film forming step of forming a sidewall protective film;
As described above, in the technique of Patent Document 2, in order to prevent line wiggling and striation, a side wall protective film is formed after the lower layer resist is processed on the mask of the three-layer structure. It has been proposed to prevent line wiggling and striation.
しかし、上記の特許文献1,2のようにマスクに保護膜を形成する技術では、特に無機膜系のエッチング時に用いられるCxFx系ガスによって炭素およびフッ素の重合膜がマスクに形成される場合、当該重合膜にイオンが衝突することによってマスクに縒れ(wiggling)が生じ得る。このようなマスクの縒れによって、精密なパターンエッチングが阻害される場合があり、またマスクの破損等も誘引され得る。一方、当該重合膜の堆積を低減させる場合には、マスクに対する保護が不十分となり、よって、マスク選択比の低下等の事態が生じ得る。以上のように、マスクを保護しつつマスクを保護する保護膜によって生じるマスクの縒れを回避する技術の実現が必要となる。
However, in the technique of forming a protective film on the mask as in
一態様においては、被処理体を処理する方法が提供される。被処理体は、被エッチング層と該被エッチング層上に設けられた第1のマスクとを備え、当該方法は、被処理体が収容されたプラズマ処理装置の処理容器内においてプラズマを発生させて該処理容器に設けられた平行平板電極の上部電極に負の直流電圧を印可することによって、第1のマスクに二次電子を照射すると共に、該上部電極が備えシリコンを含有する電極板からシリコンを放出させて該シリコンを含む酸化シリコン化合物で該第1のマスクを覆う、第1の工程と、第1の工程の実行後に、処理容器内において第1のガスのプラズマを生成し、該プラズマに含まれるラジカルを含む混合層を被エッチング層の表面の原子層に形成する第2の工程と、第2の工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第3の工程と、第3の工程の実行後に、処理容器内において第2のガスのプラズマを生成し、該プラズマにバイアス電圧を印可して、混合層を除去する第4の工程と、第4の工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第5の工程と、を含む第1のシーケンスを繰り返し実行し、被エッチング層を原子層毎に除去することによって、該被エッチング層をエッチングする。 In one aspect, a method for treating a workpiece is provided. The object to be processed includes a layer to be etched and a first mask provided on the layer to be etched, and the method generates plasma in a processing container of a plasma processing apparatus in which the object to be processed is accommodated. By applying a negative DC voltage to the upper electrode of the parallel plate electrode provided in the processing container, the first mask is irradiated with secondary electrons, and the upper electrode is provided with silicon from the electrode plate containing silicon. A first step of covering the first mask with a silicon oxide compound containing silicon, and generating a plasma of a first gas in a processing container after the first step is performed, A second step of forming a mixed layer containing radicals contained in the atomic layer on the surface of the layer to be etched, a third step of purging the space in the processing container after the execution of the second step, and a third step Of the process After the operation, a plasma of a second gas is generated in the processing container, a bias voltage is applied to the plasma, and the mixed layer is removed. After the execution of the fourth process, The first sequence including the fifth step of purging the space is repeatedly executed, and the etching target layer is etched by removing the etching target layer for each atomic layer.
このように、被エッチング層の表面の原子層を除去する第1のシーケンスの実行毎に第1のマスクに対する必要な保護がその都度行われ、このような第1のシーケンスが繰り返し実行されることによって、被エッチング層のエッチングに対し必要な保護が第1のマスクに形成されつつ過剰な保護が回避され得る。従って、マスクを保護する保護膜の膜厚が十分に低減されるので、当該保護膜によって生じるマスクの縒れが回避され得る。 In this way, the necessary protection for the first mask is performed each time the first sequence for removing the atomic layer on the surface of the layer to be etched is performed, and such a first sequence is repeatedly performed. Thus, the protection necessary for the etching of the etching target layer is formed on the first mask, and excessive protection can be avoided. Accordingly, the thickness of the protective film that protects the mask is sufficiently reduced, so that the mask can be prevented from being bent by the protective film.
第1のガスは、フルオロカーボン系ガスと希ガスとを含む。このように、第1のガスがフルオロカーボン系ガスを含むので、第2の工程において、被エッチング層の表面にフッ素ラジカルおよび炭素ラジカルが供給され、当該表面に当該両ラジカルを含有する混合層が形成され得る。 The first gas includes a fluorocarbon-based gas and a rare gas. Thus, since the first gas contains a fluorocarbon-based gas, in the second step, fluorine radicals and carbon radicals are supplied to the surface of the layer to be etched, and a mixed layer containing both radicals is formed on the surface. Can be done.
第2のガスは、希ガスである。このように、第2のガスが希ガスを含むので、第4の工程において、被エッチング層の表面に形成された混合層は、当該希ガスのプラズマがバイアス電圧によって受けるエネルギによって、当該表面から除去され得る。 The second gas is a rare gas. As described above, since the second gas contains a rare gas, the mixed layer formed on the surface of the etching target layer in the fourth step is separated from the surface by the energy that the rare gas plasma receives by the bias voltage. Can be removed.
第1のシーケンスの実行前に、第1のマスクを形成する工程を更に備え、該工程は、第6の工程と第7の工程とを備え、該第6の工程と該第7の工程とにおいて、被エッチング層上に設けられていた有機膜と該有機膜上に設けられていた反射防止膜とに対し該反射防止膜上に設けられていた第2のマスクを用いてエッチング処理を行うことによって、第1のマスクを形成し、第6の工程は、反射防止膜をエッチングし、第7の工程は、第6の工程の実行後に、有機膜をエッチングし、第1のマスクは、第6の工程および第7の工程の実行によって形成され、反射防止膜および有機膜から形成される。 Before the execution of the first sequence, the method further includes a step of forming a first mask, and the step includes a sixth step and a seventh step, and the sixth step, the seventh step, The etching process is performed using the second mask provided on the antireflection film for the organic film provided on the layer to be etched and the antireflection film provided on the organic film. Thus, the first mask is formed, the sixth step etches the antireflection film, the seventh step etches the organic film after the execution of the sixth step, and the first mask It is formed by executing the sixth step and the seventh step, and is formed from an antireflection film and an organic film.
第6の工程は、処理容器内において、第2のマスクの表面に保護膜をコンフォーマル(conformal)に形成する工程(工程aという)と、工程aの実行後に、該保護膜が形成された第2のマスクを用いて、処理容器内で発生させたプラズマにより反射防止膜を原子層毎に除去し、該反射防止膜をエッチングする工程(工程bという)と、を備える。このように、工程aが実行されることによって、マスクの疎密差によらずに、第2のマスク上に精度良く制御されたコンフォーマルな膜厚の保護膜が形成され、マスクの形状を維持しつつマスクのエッチングに対する耐性が強化され、更に工程bが実行されることによって、マスクの選択比が向上され、マスクの形状(LWR(Line Width Roughness)およびLER(Line Edge Roughness))がエッチングによって受ける影響が低減される。 In the sixth step, a protective film is formed conformally on the surface of the second mask in the processing container (referred to as step a), and the protective film is formed after execution of step a. A step of removing the antireflection film for each atomic layer by plasma generated in the processing container using the second mask and etching the antireflection film (referred to as step b). As described above, by performing step a, a protective film having a conformal film thickness that is accurately controlled is formed on the second mask regardless of the density difference of the mask, and the shape of the mask is maintained. However, the resistance to the etching of the mask is enhanced, and further, the step b is executed, so that the mask selection ratio is improved, and the shape of the mask (LWR (Line Width Roughness) and LER (Line Edge Roughness)) is improved by the etching. The impact is reduced.
第6の工程は、工程aの実行前に、処理容器内でプラズマを発生させて処理容器に設けられた上部電極に負の直流電圧を印可することにより、第2のマスクに二次電子を照射する工程(工程cという)を更に備える。このように、工程aの実行前において、第2のマスクに二次電子を照射するので、保護膜の形成前に第2のマスクを改質することができ、後続の工程による第2のマスクの損傷を抑制することができる。 In the sixth step, before the execution of step a, plasma is generated in the processing container and a negative DC voltage is applied to the upper electrode provided in the processing container, so that secondary electrons are applied to the second mask. It further includes an irradiation step (referred to as step c). As described above, since the secondary mask is irradiated with the secondary electrons before the execution of the step a, the second mask can be modified before the formation of the protective film. Damage can be suppressed.
工程cは、処理容器内でプラズマを発生させて上部電極に負の直流電圧を印可することにより、電極板からシリコンを放出させて該シリコンを含む酸化シリコン化合物で第2のマスクを覆う。このように、工程cにおいて、酸化シリコン化合物が第2のマスクを覆うので、後続の工程による第2のマスクの損傷を更に抑制できる。 In step c, plasma is generated in the processing container to apply a negative DC voltage to the upper electrode, thereby releasing silicon from the electrode plate and covering the second mask with the silicon oxide compound containing silicon. Thus, since the silicon oxide compound covers the second mask in the step c, damage to the second mask due to the subsequent steps can be further suppressed.
工程aは、処理容器内に第3のガスを供給する第8の工程と、第8の工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第9の工程と、第9の工程の実行後に、処理容器内において第4のガスのプラズマを生成する第10の工程と、第10の工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第11の工程と、を含む第2のシーケンスを繰り返し実行することによって、第2のマスクの表面に保護膜をコンフォーマルに形成し、第8の工程は、第3のガスのプラズマを生成しない。このように、工程aは、ALD(Atomic Layer Deposition)法と同様の方法によって、第2のマスクの表面に保護膜をコンフォーマルに形成できる。 Step a includes an eighth step of supplying a third gas into the processing container, a ninth step of purging the space in the processing container after the execution of the eighth step, and after the execution of the ninth step. The second sequence including the tenth step of generating the plasma of the fourth gas in the processing container and the eleventh step of purging the space in the processing container after the execution of the tenth step is repeated. By executing this, a protective film is conformally formed on the surface of the second mask, and the eighth step does not generate plasma of the third gas. As described above, in step a, a protective film can be conformally formed on the surface of the second mask by a method similar to the ALD (Atomic Layer Deposition) method.
第3のガスは、有機含有されたアミノシラン系ガスを含む。このように第3のガスが有機含有されたアミノシラン系ガスを含むので、第8の工程によって、シリコンの反応前駆体が第2のマスクの原子層に沿って第2のマスク上に形成される。 The third gas contains an organic-containing aminosilane-based gas. As described above, since the third gas contains an aminosilane-based gas containing an organic substance, a silicon reaction precursor is formed on the second mask along the atomic layer of the second mask by the eighth step. .
一実施形態において、第3のガスのアミノシラン系ガスは、1~3個のケイ素原子を有するアミノシランを含み得る。第3のガスのアミノシラン系ガスは、1~3個のアミノ基を有するアミノシランを含み得る。このように第3のガスのアミノシラン系ガスには、1~3個のケイ素原子を含むアミノシランを用いることができる。また、第3のガスのアミノシラン系ガスには、1~3個のアミノ基を含むアミノシランを用いることができる。 In one embodiment, the aminosilane-based gas of the third gas may include an aminosilane having 1 to 3 silicon atoms. The aminosilane-based gas of the third gas can include an aminosilane having 1 to 3 amino groups. As described above, aminosilane containing 1 to 3 silicon atoms can be used as the aminosilane-based gas of the third gas. In addition, aminosilane containing 1 to 3 amino groups can be used as the aminosilane-based gas of the third gas.
第4のガスは、酸素原子および炭素原子を含有するガスを含む。このように第4のガスが酸素原子を含むので、第10の工程において、当該酸素原子が第2のマスク上に設けられるシリコンの反応前駆体と結合することによって、第2のマスク上に酸化シリコンの保護膜がコンフォーマルに形成され得る。また、第4のガスが炭素原子を含むので、酸素原子による第2のマスクに対する浸食が当該炭素原子によって抑制され得る。 The fourth gas includes a gas containing oxygen atoms and carbon atoms. As described above, since the fourth gas contains oxygen atoms, in the tenth step, the oxygen atoms are oxidized on the second mask by combining with the silicon reaction precursor provided on the second mask. A protective film of silicon can be formed conformally. Further, since the fourth gas contains carbon atoms, erosion of the second mask by oxygen atoms can be suppressed by the carbon atoms.
工程bは、工程aの実行後に、処理容器内において第5のガスのプラズマを生成し、該プラズマに含まれるラジカルを含む混合層を反射防止膜の表面に形成する第12の工程と、第12の工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第13の工程と、第13の工程の実行後に、処理容器内において第6のガスのプラズマを生成し、該プラズマにバイアス電圧を印可して、混合層を除去する第14の工程と、第14の工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第15の工程と、を含む第3のシーケンスを繰り返し実行し、反射防止膜を原子層毎に除去することによって、該反射防止膜をエッチングする。このように、工程bは、ALE(Atomic Layer Etching)法と同様の方法によって、反射防止膜を原子層毎に除去することができる。
In step b, after execution of step a, a twelfth step of generating a plasma of a fifth gas in the processing container and forming a mixed layer containing radicals contained in the plasma on the surface of the antireflection film; After the execution of the
第5のガスは、フルオロカーボン系ガスと希ガスとを含む。このように、第5のガスがフルオロカーボン系ガスを含むので、第12の工程において、反射防止膜の表面にフッ素ラジカルおよび炭素ラジカルが供給され、当該表面に当該両ラジカルを含有する混合層が形成され得る。 The fifth gas includes a fluorocarbon-based gas and a rare gas. Thus, since the fifth gas contains a fluorocarbon-based gas, in the twelfth step, fluorine radicals and carbon radicals are supplied to the surface of the antireflection film, and a mixed layer containing both radicals is formed on the surface. Can be done.
第6のガスは、希ガスを含む。このように、第6のガスが希ガスを含むので、第14の工程において、反射防止膜の表面に形成された混合層は、当該希ガスのプラズマがバイアス電圧によって受けるエネルギによって、当該表面から除去され得る。 The sixth gas includes a rare gas. As described above, since the sixth gas contains a rare gas, in the fourteenth step, the mixed layer formed on the surface of the antireflection film is separated from the surface by the energy that the rare gas plasma receives by the bias voltage. Can be removed.
第7の工程は、第6の工程の実行後に、処理容器内で発生させたプラズマにより、第3のマスクを用いて有機膜に対しエッチング処理を行い、第3のマスクは、第6の工程において、第2のマスクと反射防止膜とから形成される。このように、第6の工程の実行によって、マスクの疎密によらずに、形状が維持され選択比が向上された第3のマスクが有機膜上に形成されるので、このような良好な形状のマスクによる有機膜のエッチングが可能となり、有機膜のエッチングが良好に行える。 In the seventh step, after the execution of the sixth step, the organic film is etched using the third mask by the plasma generated in the processing container, and the third mask is the sixth step. The second mask and the antireflection film are formed. As described above, the execution of the sixth step forms the third mask on the organic film with the shape maintained and the selectivity improved without depending on the density of the mask. The organic film can be etched using the mask, and the organic film can be satisfactorily etched.
以上説明したように、マスクを保護しつつマスクを保護する保護膜によって生じるマスクの縒れを回避する技術が実現可能となる。 As described above, it is possible to realize a technique for avoiding the mask bending caused by the protective film protecting the mask while protecting the mask.
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
以下、図1を参照して、プラズマ処理装置10を用いて実施することができるエッチング方法(方法MT)について説明する。図1は、一実施形態の方法を示す流れ図である。図1に示す一実施形態の方法MTは、被処理体(以下、「ウエハ」ということがある)を処理する方法である。方法MTは、ウエハをエッチングする方法の一例である。一実施形態の方法MTでは、一連の工程を単一のプラズマ処理装置を用いて実行することが可能である。
Hereinafter, an etching method (method MT) that can be performed using the
図2は、プラズマ処理装置の一例を示す図である。図2には、被処理体を処理する方法の種々の実施形態で利用可能なプラズマ処理装置10の断面構造が概略的に示されている。図2に示すように、プラズマ処理装置10は、平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置であり、処理容器12を備えている。処理容器12は、略円筒形状を有している。処理容器12は、例えば、アルミニウムから構成されており、その内壁面には陽極酸化処理が施されている。処理容器12は保安接地されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus. FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure of a
処理容器12の底部上には、略円筒状の支持部14が設けられている。支持部14は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部14を構成する絶縁材料は、石英のように酸素を含み得る。支持部14は、処理容器12内において、処理容器12の底部から鉛直方向に延在している。処理容器12内には、載置台PDが設けられている。載置台PDは、支持部14によって支持されている。
A substantially
載置台PDは、載置台PDの上面においてウエハWを保持する。載置台PDは、下部電極LEおよび静電チャックESCを有している。下部電極LEは、第1プレート18aおよび第2プレート18bを含んでいる。第1プレート18aおよび第2プレート18bは、例えばアルミアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第2プレート18bは、第1プレート18a上に設けられており、第1プレート18aに電気的に接続されている。
The mounting table PD holds the wafer W on the upper surface of the mounting table PD. The mounting table PD has a lower electrode LE and an electrostatic chuck ESC. The lower electrode LE includes a
第2プレート18b上には、静電チャックESCが設けられている。静電チャックESCは、導電膜である電極を、一対の絶縁層の間または一対の絶縁シートの間に配置した構造を有している。静電チャックESCの電極には、直流電源22がスイッチ23を介して電気的に接続されている。静電チャックESCは、直流電源22からの直流電圧により生じるクーロン力等の静電力によりウエハWを吸着する。これにより、静電チャックESCは、ウエハWを保持することができる。
An electrostatic chuck ESC is provided on the
第2プレート18bの周縁部上には、ウエハWのエッジおよび静電チャックESCを囲むようにフォーカスリングFRが配置されている。フォーカスリングFRは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングFRは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えば、石英から構成され得る。
A focus ring FR is disposed on the peripheral edge of the
第2プレート18bの内部には、冷媒流路24が設けられている。冷媒流路24は、温調機構を構成している。冷媒流路24には、処理容器12の外部に設けられたチラーユニット(図示略)から配管26aを介して冷媒が供給される。冷媒流路24に供給される冷媒は、配管26bを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路24には、冷媒が循環するように供給される。この冷媒の温度を制御することによって、静電チャックESCによって支持されたウエハWの温度が制御される。
A
プラズマ処理装置10には、ガス供給ライン28が設けられている。ガス供給ライン28は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばHeガスを、静電チャックESCの上面とウエハWの裏面との間に供給する。
The
プラズマ処理装置10には、加熱素子であるヒータHTが設けられている。ヒータHTは、例えば、第2プレート18b内に埋め込まれている。ヒータHTには、ヒータ電源HPが接続されている。ヒータ電源HPからヒータHTに電力が供給されることにより、載置台PDの温度が調整され、載置台PD上に載置されるウエハWの温度が調整されるようになっている。なお、ヒータHTは、静電チャックESCに内蔵されていてもよい。
The
プラズマ処理装置10は、上部電極30を備えている。上部電極30は、載置台PDの上方において、載置台PDと対向配置されている。下部電極LEと上部電極30とは、互いに略平行に設けられている。上部電極30と下部電極LEとの間には、ウエハWにプラズマ処理を行うための処理空間Sが提供されている。
The
上部電極30は、絶縁性遮蔽部材32を介して、処理容器12の上部に支持されている。絶縁性遮蔽部材32は、絶縁材料から構成されており、例えば、石英のように酸素を含み得る。上部電極30は、電極板34および電極支持体36を含み得る。電極板34は処理空間Sに面しており、当該電極板34には複数のガス吐出孔34aが設けられている。電極板34は、一実施形態では、シリコンを含有する。別の実施形態では、電極板34は、酸化シリコンを含有し得る。
The
電極支持体36は、電極板34を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。電極支持体36は、水冷構造を有し得る。電極支持体36の内部には、ガス拡散室36aが設けられている。ガス拡散室36aからは、ガス吐出孔34aに連通する複数のガス通流孔36bが下方に延びている。電極支持体36には、ガス拡散室36aに処理ガスを導くガス導入口36cが形成されており、ガス導入口36cには、ガス供給管38が接続されている。
The
ガス供給管38には、バルブ群42および流量制御器群44を介して、ガスソース群40が接続されている。ガスソース群40は、複数のガスソースを有している。複数のガスソースは、有機含有されたアミノシラン系ガスのソース、フルオロカーボン系ガス(CxFyガス(x、yは1~10の整数))のソース、酸素原子および炭素原子を有するガスのソース(例えば二酸化炭素ガス等)、窒素ガスのソース、水素含有ガスのソース、および、希ガスのソースを含み得る。フルオロカーボン系ガスとしては、CF4ガス、C4F6ガス、C4F8ガスといった任意のフルオロカーボン系ガスが用いられ得る。アミノシラン系ガスとしては、アミノ基の数が比較的に少ない分子構造のものが用いられることができ、例えば、モノアミノシラン(H3-Si-R(Rは有機を含んでおり置換されていても良いアミノ基))が用いられ得る。また、上記のアミノシラン系ガス(後述のガスG1に含まれるガス)は、1~3個のケイ素原子を有し得るアミノシランを含むことができ、または、1~3個のアミノ基を有するアミノシランを含むことができる。1~3個のケイ素原子を有するアミノシランは、1~3個のアミノ基を有するモノシラン(モノアミノシラン)、1~3個のアミノ基を有するジシラン、または、1~3個のアミノ基を有するトリシランであり得る。さらに、上記のアミノシランは、置換されていてもよいアミノ基を有し得る。さらに、上記のアミノ基は、メチル基、エチル基、プロピル基、および、ブチル基の何れかによって置換され得る。さらに、上記のメチル基、エチル基、プロピル基、または、ブチル基は、ハロゲンによって置換され得る。希ガスとしては、Arガス、Heガスといった任意の希ガスが用いられ得る。
A
バルブ群42は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群44はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群40の複数のガスソースのそれぞれは、バルブ群42の対応のバルブおよび流量制御器群44の対応の流量制御器を介して、ガス供給管38に接続されている。したがって、プラズマ処理装置10は、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、処理容器12内に供給することが可能である。
The
プラズマ処理装置10では、処理容器12の内壁に沿ってデポシールド46が着脱自在に設けられている。デポシールド46は、支持部14の外周にも設けられている。デポシールド46は、処理容器12にエッチング副生物(デポ)が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にY2O3等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。デポシールドは、Y2O3の他に、例えば、石英のように酸素を含む材料から構成され得る。
In the
処理容器12の底部側、且つ、支持部14と処理容器12の側壁との間には排気プレート48が設けられている。排気プレート48は、例えば、アルミニウム材にY2O3等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。排気プレート48の下方、且つ、処理容器12には、排気口12eが設けられている。排気口12eには、排気管52を介して排気装置50が接続されている。排気装置50は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器12内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。処理容器12の側壁にはウエハWの搬入出口12gが設けられており、搬入出口12gはゲートバルブ54により開閉可能となっている。
An
プラズマ処理装置10は、第1の高周波電源62および第2の高周波電源64を更に備えている。第1の高周波電源62は、プラズマ生成用の第1の高周波電力を発生する電源であり、27~100[MHz]の周波数、一例においては60[MHz]の高周波電力を発生する。第1の高周波電源62は、整合器66を介して上部電極30に接続されている。整合器66は、第1の高周波電源62の出力インピーダンスと負荷側(下部電極LE側)の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、第1の高周波電源62は、整合器66を介して下部電極LEに接続されていてもよい。
The
第2の高周波電源64は、ウエハWにイオンを引き込むための第2の高周波電力、すなわち高周波バイアス電力を発生する電源であり、400[kHz]~40.68[MHz]の範囲内の周波数、一例においては13.56[MHz]の周波数の高周波バイアス電力を発生する。第2の高周波電源64は、整合器68を介して下部電極LEに接続されている。整合器68は、第2の高周波電源64の出力インピーダンスと負荷側(下部電極LE側)の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
The second high-
プラズマ処理装置10は、電源70を更に備えている。電源70は、上部電極30に接続されている。電源70は、処理空間S内に存在する正イオンを電極板34に引き込むための電圧を、上部電極30に印加する。一例においては、電源70は、負の直流電圧を発生する直流電源である。このような電圧が電源70から上部電極30に印加されると、処理空間Sに存在する正イオンが、電極板34に衝突する。これにより、電極板34から二次電子および/またはシリコンが放出される。
The
一実施形態においては、プラズマ処理装置10は、制御部Cntを更に備え得る。制御部Cntは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置10の各部を制御する。具体的に、制御部Cntは、バルブ群42、流量制御器群44、排気装置50、第1の高周波電源62、整合器66、第2の高周波電源64、整合器68、電源70、ヒータ電源HP、およびチラーユニットに接続されている。
In one embodiment, the
制御部Cntは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。制御部Cntからの制御信号により、ガスソース群40から供給されるガスの選択および流量、排気装置50の排気、第1の高周波電源62および第2の高周波電源64からの電力供給、電源70からの電圧印加、ヒータ電源HPの電力供給、チラーユニットからの冷媒流量および冷媒温度を制御することが可能である。なお、本明細書において開示される被処理体を処理する方法MTの各工程は、制御部Cntによる制御によってプラズマ処理装置10の各部を動作させることにより、実行され得る。
The control unit Cnt operates according to a program based on the input recipe and sends out a control signal. In accordance with a control signal from the control unit Cnt, selection and flow rate of the gas supplied from the
図3の(a)部を参照して、図1に示す方法MTの工程ST1で準備されるウエハWの主要な構成を説明する。図3は、図1に示す各工程の実施前および実施後の被処理体の状態を示す断面図である。 With reference to part (a) of FIG. 3, the main configuration of the wafer W prepared in step ST1 of the method MT shown in FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of the object to be processed before and after each step shown in FIG.
工程ST1において準備されるウエハWは、図3の(a)部に示すように、基板SBと、被エッチング層ELと、有機膜OLと、反射防止膜ALと、マスクMK1(第2のマスク)とを備える。被エッチング層ELは、基板SB上に設けられる。被エッチング層ELは、有機膜OLに対して選択的にエッチングされる材料から構成される層であり絶縁膜が用いられる。被エッチング層ELは、例えば、酸化シリコン(SiO2)から構成され得る。なお、被エッチング層ELは、多結晶シリコンといった他の材料から構成されることができる。 As shown in part (a) of FIG. 3, the wafer W prepared in the process ST1 includes a substrate SB, an etching target layer EL, an organic film OL, an antireflection film AL, and a mask MK1 (second mask). ). The etched layer EL is provided on the substrate SB. The layer to be etched EL is a layer made of a material that is selectively etched with respect to the organic film OL, and an insulating film is used. The layer to be etched EL can be made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ). The etched layer EL can be made of other materials such as polycrystalline silicon.
有機膜OLは、被エッチング層EL上に設けられる。有機膜OLは、炭素を含む層であり、例えば、SOH(スピンオンハードマスク)層である。反射防止膜ALは、シリコン含有の反射防止膜であり、有機膜OL上に設けられる。 The organic film OL is provided on the etched layer EL. The organic film OL is a layer containing carbon, for example, an SOH (spin-on hard mask) layer. The antireflection film AL is a silicon-containing antireflection film, and is provided on the organic film OL.
マスクMK1は、反射防止膜AL上に設けられる。マスクMK1は、レジスト材料から構成されたレジストマスクであり、フォトリソグラフィ技術によってレジスト層がパターニングされることによって作製される。マスクMK1は、例えば、ArFレジストであり得る。マスクMK1は、反射防止膜ALを部分的に覆っている。マスクMK1は、反射防止膜ALを部分的に露出させる開口OP1を画成している。マスクMK1のパターンは、例えば、ライン・アンド・スペースパターンであるが、平面視において円形の開口を提供するパターン、平面視において楕円形状の開口を提供するパターン等、他の種々の形状のパターンを有し得る。 The mask MK1 is provided on the antireflection film AL. The mask MK1 is a resist mask made of a resist material, and is produced by patterning a resist layer by a photolithography technique. The mask MK1 can be, for example, an ArF resist. The mask MK1 partially covers the antireflection film AL. The mask MK1 defines an opening OP1 that partially exposes the antireflection film AL. The pattern of the mask MK1 is, for example, a line and space pattern, but other various patterns such as a pattern that provides a circular opening in a plan view and a pattern that provides an elliptical opening in a plan view. Can have.
なお、マスクMK1は、例えばポリスチレン-ブロック-ポリメチルメタクリレート(PS-b-PMMA)等のブロック・コポリマーを用い、さらに、このPS及びPMMAの相分離構造を利用して形成されたものであり得る。 The mask MK1 may be formed using a block copolymer such as polystyrene-block-polymethyl methacrylate (PS-b-PMMA), for example, and further utilizing the phase separation structure of PS and PMMA. .
図1に戻って、方法MTについての説明を続ける。以下の説明では、図1と共に、図3、図4、図5を参照して説明する。図3は、図1に示す各工程の実施前および実施後の被処理体の状態を示す断面図である。図4は、図1に示す方法の各工程の実施後の被処理体の状態を示す断面図である。図5は、図1に示す保護膜を形成するシーケンスにおける保護膜の形成の様子を模式的に示す図である。 Returning to FIG. 1, the description of the method MT will be continued. The following description will be given with reference to FIGS. 3, 4 and 5 together with FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of the object to be processed before and after each step shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of the object to be processed after each step of the method shown in FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing how the protective film is formed in the sequence for forming the protective film shown in FIG.
工程ST1では、図3の(a)部に示すウエハWが準備され、ウエハWがプラズマ処理装置10の処理容器12内に収容され、静電チャックESC上に載置される。工程ST1において図2に示すウエハWとして図3の(a)部に示す上記のウエハWを準備した後に、工程ST2以降の各工程を実行する。工程ST2~ST7の一連の工程(第6の工程)は、反射防止膜ALをエッチングする工程である。
In step ST1, a wafer W shown in FIG. 3A is prepared, and the wafer W is accommodated in the
工程ST1に引き続く工程ST2では、ウエハWに二次電子が照射される。工程ST2は、酸化シリコンの保護膜(保護膜SX)をマスクMK1にコンフォーマル(conformal)に形成するシーケンスSQ1(第2のシーケンス)および工程ST4の実行前に、処理容器12内でプラズマを発生させて上部電極30に負の直流電圧を印可することにより、マスクMK1に二次電子を照射する工程である。
In a process ST2 subsequent to the process ST1, the wafer W is irradiated with secondary electrons. In step ST2, plasma is generated in the
以上のように、保護膜SXを形成するシーケンスSQ1~工程ST4の一連の工程の実行前において、マスクMK1に二次電子を照射するので、保護膜SXの形成前にマスクMK1を改質することができ、後続の工程によるマスクMK1の損傷を抑制することができる。 As described above, since the mask MK1 is irradiated with secondary electrons before the series of steps SQ1 to ST4 for forming the protective film SX is performed, the mask MK1 is modified before the protective film SX is formed. Thus, damage to the mask MK1 due to subsequent processes can be suppressed.
工程ST2の処理内容を具体的説明する。まず、処理容器12内に水素含有ガスおよび希ガスが供給され、第1の高周波電源62から高周波電力が供給されることによって、処理容器12内にプラズマが生成される。ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースから水素含有ガスおよび希ガスを処理容器12内に供給する。従って、処理空間S中の正イオンが上部電極30に引き込まれて、当該正イオンが上部電極30に衝突する。正イオンが上部電極30に衝突することにより、上部電極30からは二次電子が放出される。放出された二次電子がウエハWに照射されることによって、マスクMK1が改質される。また、電極板34に正イオンが衝突することによって、電極板34の構成材料であるシリコンが、二次電子と共に放出される。放出されたシリコンは、プラズマに晒されたプラズマ処理装置10の構成部品から放出される酸素と結合する。当該酸素は、例えば、支持部14、絶縁性遮蔽部材32、およびデポシールド46といった部材から放出される。シリコンと酸素の結合により、酸化シリコン化合物が生成され、当該酸化シリコン化合物がウエハW上に堆積してマスクMK1を覆い保護する。このように、マスクMK1に二次電子を照射する工程ST2では、処理容器12内でプラズマを発生させて上部電極30に負の直流電圧を印可することにより、マスクMK1に二次電子を照射すると共に、電極板34からシリコンを放出させて該シリコンを含む酸化シリコン化合物でマスクMK1を覆う。そして、マスクMK1に二次電子を照射し、マスクMK1を酸化シリコン化合物で覆った後に処理容器12内の空間をパージして、工程ST2aに移行する。
The processing content of process ST2 is demonstrated concretely. First, a hydrogen-containing gas and a rare gas are supplied into the
以上のように、工程ST2において、酸化シリコン化合物がマスクMK1を覆うので、後続の工程によるマスクMK1の損傷を更に抑制できる。 As described above, since the silicon oxide compound covers the mask MK1 in the process ST2, damage to the mask MK1 in the subsequent process can be further suppressed.
工程ST2に引き続き、シーケンスSQ1、工程ST5、シーケンスSQ2(第3のシーケンス)、工程ST7(シーケンスSQ1~工程ST7)を順次実行する。シーケンスSQ1~工程ST5の一連の工程は、マスクMK1の表面にシリコン酸化膜の保護膜SXをコンフォーマルに形成する工程であり、シーケンスSQ2~工程ST7の一連の工程は、シーケンスSQ1~工程ST5の一連の工程の実行後に、シリコン酸化膜の保護膜SXが形成されたマスクMK1を用いて反射防止膜ALを原子層毎に除去することによって、反射防止膜ALを精密にエッチングする工程である。このように、シーケンスSQ1~工程ST5の一連の工程が実行されることによって、マスクの疎密差によらずに、マスク上に精度良く制御されたコンフォーマルな膜厚の保護膜SXが形成され、マスクの形状を維持しつつマスクのエッチングに対する耐性が強化され、更にシーケンスSQ2~工程ST7の一連の工程が実行されることによって、マスクの選択比が向上され、マスクの形状(LWR(Line Width Roughness)およびLER(Line Edge Roughness))がエッチングによって受ける影響が低減される。 Subsequent to step ST2, sequence SQ1, step ST5, sequence SQ2 (third sequence), and step ST7 (sequence SQ1 to step ST7) are sequentially executed. A series of steps from sequence SQ1 to step ST5 is a step in which a protective film SX of a silicon oxide film is conformally formed on the surface of the mask MK1, and a series of steps from sequence SQ2 to step ST7 are steps of sequence SQ1 to step ST5. After the series of steps, the antireflection film AL is precisely etched by removing the antireflection film AL for each atomic layer using the mask MK1 on which the protective film SX of the silicon oxide film is formed. In this way, by performing a series of steps from sequence SQ1 to step ST5, a protective film SX having a conformal film thickness that is accurately controlled is formed on the mask regardless of the density difference of the mask. Resistance to etching of the mask is enhanced while maintaining the shape of the mask, and further, the selection ratio of the mask is improved by executing a series of steps SQ2 to ST7, and the shape of the mask (LWR (Line Width Roughness) is improved. ) And LER (Line Edge Roughness)) are affected by etching.
工程ST2に引き続き、シーケンスSQ1を一回以上実行する。シーケンスSQ1、工程ST4は、ALD(Atomic Layer Deposition)法と同様の方法によってウエハW上に酸化シリコンの保護膜SXを均一の厚みでコンフォーマルに形成する工程であり、シーケンスSQ1において順次実行される工程ST3a(第8の工程)、工程ST3b(第9の工程)、工程ST3c(第10の工程)、工程ST3d(第11の工程)を含む。 Subsequent to step ST2, the sequence SQ1 is executed once or more. The sequence SQ1 and the step ST4 are steps for forming the silicon oxide protective film SX conformally with a uniform thickness on the wafer W by a method similar to the ALD (Atomic Layer Deposition) method, and are sequentially executed in the sequence SQ1. The process ST3a (8th process), process ST3b (9th process), process ST3c (10th process), and process ST3d (11th process) are included.
工程ST3aは、処理容器12内にガスG1(第3のガス)を供給する。具体的には、工程ST3aでは、図5の(a)部に示すように、処理容器12内に、シリコンを含有するガスG1を導入する。ガスG1は、有機含有のアミノシラン系ガスを含む。ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースから有機含有のアミノシラン系ガスのガスG1を処理容器12内に供給する。ガスG1は、有機含有のアミノシラン系ガスとして、例えばモノアミノシラン(H3-Si-R(Rは有機含有のアミノ基))が用いられる。工程ST3aでは、ガスG1のプラズマを生成しない。
Step ST3a supplies the gas G1 (third gas) into the
ガスG1の分子は、図5の(b)部に示すように、反応前駆体(層Ly1)としてウエハWの表面に付着する。ガスG1の分子(モノアミノシラン)は、化学結合に基づく化学吸着によってウエハWの表面に付着するのであり、プラズマは用いられない。工程ST3aでは、ウエハWの温度は、摂氏0度以上且つマスクMK1に含まれる材料のガラス転移温度以下(例えば摂氏200度以下)の程度である。なお、当該温度範囲で化学結合によって表面に付着可能であって且つシリコンを含有するものであれば、モノアミノシラン以外のガスの利用も可能である。 The molecules of the gas G1 adhere to the surface of the wafer W as a reaction precursor (layer Ly1) as shown in part (b) of FIG. The molecules of gas G1 (monoaminosilane) adhere to the surface of the wafer W by chemical adsorption based on chemical bonds, and plasma is not used. In step ST3a, the temperature of the wafer W is about 0 degree Celsius or higher and not higher than the glass transition temperature of the material included in the mask MK1 (for example, 200 degree Celsius or lower). Note that a gas other than monoaminosilane can be used as long as it can be attached to the surface by chemical bonding within the temperature range and contains silicon.
以上のように、ガスG1が有機含有のアミノシラン系ガスを含むので、工程ST3aによって、シリコンの反応前駆体(層Ly1)がマスクMK1の表面の原子層に沿ってマスクMK1上に形成される。 As described above, since the gas G1 contains an organic-containing aminosilane-based gas, the silicon reaction precursor (layer Ly1) is formed on the mask MK1 along the atomic layer on the surface of the mask MK1 by the process ST3a.
工程ST3aに引き続く工程ST3bは、処理容器12内の空間をパージする。具体的には、工程ST3aにおいて供給されたガスG1が排気される。工程ST3bでは、パージガスとして窒素ガスまたは希ガス(例えばAr等)ガスといった不活性ガスを処理容器12に供給してもよい。すなわち、工程ST3bのパージは、不活性ガスを処理容器12内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。工程ST3bでは、ウエハW上に過剰に付着した分子も除去され得る。以上によって、反応前駆体の層Ly1は、極めて薄い単分子層となる。
In step ST3b subsequent to step ST3a, the space in the
工程ST3bに引き続く工程ST3cでは、図5の(b)部に示すように、処理容器12内においてガスG2(第4のガス)のプラズマP1を生成する。ガスG2は、酸素原子および炭素原子を含有するガスを含み、例えば二酸化炭素ガスを含み得る。工程ST3cにおいて、ガスG2のプラズマP1が生成される際のウエハWの温度は、摂氏0度以上且つマスクMK1に含まれる材料のガラス転移温度以下(例えば摂氏200度以下)である。ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースから酸素原子および炭素原子を含有するガスを含むガスG2が処理容器12内に供給する。そして、第1の高周波電源62から高周波電力を供給する。この場合、第2の高周波電源64のバイアス電力を印加することもできる。また、第1の高周波電源62を用いずに第2の高周波電源64のみを用いてプラズマを生成することもできる。排気装置50を動作させることによって処理容器12内の空間の圧力を予め設定された圧力に設定する。このようにして、ガスG2のプラズマP1が処理容器12内において生成される。
In step ST3c subsequent to step ST3b, plasma P1 of gas G2 (fourth gas) is generated in the
図5の(b)部に示すように、ガスG2のプラズマP1が生成されると、酸素の活性種および炭素の活性種、例えば、酸素ラジカル、炭素ラジカルが生成され、図5の(c)部に示すように、シリコン酸化膜である層Ly2(保護膜SXに対応している)が単分子層として形成される。炭素ラジカルは、マスクMK1への酸素浸食を抑制する機能を奏し得るので、シリコン酸化膜が保護膜としてマスクMK1の表面において安定に形成され得る。シリコン酸化膜のSi-O結合の結合エネルギは、192[kcal]程度であり、C-C結合、C-H結合、C-F結合それぞれの結合エネルギ(50-110[kcal]程度、70-110[kcal]程度、100-120[kcal]程度)よりも高いので、シリコン酸化膜は、保護膜としての機能を奏し得る。 As shown in part (b) of FIG. 5, when the plasma P1 of the gas G2 is generated, active species of oxygen and active species of carbon, for example, oxygen radicals and carbon radicals are generated, and (c) of FIG. As shown in the figure, a layer Ly2 (corresponding to the protective film SX) which is a silicon oxide film is formed as a monomolecular layer. Since the carbon radical can function to suppress oxygen erosion to the mask MK1, the silicon oxide film can be stably formed as a protective film on the surface of the mask MK1. The bond energy of the Si—O bond of the silicon oxide film is about 192 [kcal], and the bond energy of each of the C—C bond, CH bond, and CF bond (about 50-110 [kcal], 70− Therefore, the silicon oxide film can function as a protective film.
以上のように、ガスG2が酸素原子を含むので、工程ST3cにおいて、当該酸素原子がマスクMK1上に設けられるシリコンの反応前駆体(層Ly1)と結合することによって、マスクMK1上に酸化シリコン膜の層Ly2がコンフォーマルに形成され得る。また、ガスG2が炭素原子を含むので、酸素原子によるマスクMK1に対する浸食が当該炭素原子によって抑制され得る。従って、シーケンスSQ1においては、ALD法と同様に、1回(単位サイクル)のシーケンスSQ1の実行によって、シリコン酸化膜の層Ly2を、ウエハWの表面上に、マスクMK1の粗密によらず薄く均一な膜厚でコンフォーマルに、形成することができる。 As described above, since the gas G2 contains oxygen atoms, in the step ST3c, the oxygen atoms are bonded to the silicon reaction precursor (layer Ly1) provided on the mask MK1, whereby the silicon oxide film is formed on the mask MK1. The layer Ly2 can be formed conformally. In addition, since the gas G2 contains carbon atoms, erosion of the mask MK1 by oxygen atoms can be suppressed by the carbon atoms. Accordingly, in the sequence SQ1, as in the ALD method, the silicon oxide film layer Ly2 is thinly and uniformly formed on the surface of the wafer W regardless of the density of the mask MK1 by executing the sequence SQ1 once (unit cycle). It can be formed conformally with a sufficient film thickness.
工程ST3cに引き続く工程ST3dでは、処理容器12内の空間をパージする。具体的には、工程ST3cにおいて供給されたガスG2が排気される。工程ST3dでは、パージガスとして窒素ガスまたは希ガス(例えばAr等)といった不活性ガスを処理容器12に供給してもよい。すなわち、工程ST3dのパージは、不活性ガスを処理容器12内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。
In step ST3d subsequent to step ST3c, the space in the
シーケンスSQ1に引き続く工程ST4では、シーケンスSQ1の実行を終了するか否かを判定する。具体的には、工程ST4では、シーケンスSQ1の実行回数が予め設定された回数に達したか否かを判定する。シーケンスSQ1の実行回数の決定は、図3の(b)部に示すウエハW上に形成される保護膜SXの膜の厚みを決定することである。すなわち、1回(単位サイクル)のシーケンスSQ1の実行によって形成されるシリコン酸化膜の膜厚とシーケンスSQ1の実行回数との積によって、最終的にウエハW上に形成される保護膜SXの膜の厚みが実質的に決定され得る。したがって、ウエハW上に形成される保護膜SXの所望の厚みに応じて、シーケンスSQ1の実行回数が設定され得る。このように、シーケンスSQ1が繰り返し実行されることによって、マスクMK1の表面にシリコン酸化膜の保護膜SXがコンフォーマルに形成される。 In step ST4 subsequent to sequence SQ1, it is determined whether or not to end execution of sequence SQ1. Specifically, in step ST4, it is determined whether or not the number of executions of the sequence SQ1 has reached a preset number. The determination of the number of executions of the sequence SQ1 is to determine the thickness of the protective film SX formed on the wafer W shown in part (b) of FIG. That is, the film thickness of the protective film SX finally formed on the wafer W is determined by the product of the film thickness of the silicon oxide film formed by executing the sequence SQ1 once (unit cycle) and the number of executions of the sequence SQ1. The thickness can be substantially determined. Therefore, the number of executions of sequence SQ1 can be set according to the desired thickness of protective film SX formed on wafer W. As described above, the sequence SQ1 is repeatedly executed, so that the protective film SX of the silicon oxide film is conformally formed on the surface of the mask MK1.
工程ST4においてシーケンスSQ1の実行回数が予め設定された回数に達していないと判定される場合には(工程ST4:NO)、シーケンスSQ1の実行が再び繰り返される。一方、工程ST4においてシーケンスSQ1の実行回数が予め設定された回数に達していると判定される場合には(工程ST4:YES)、シーケンスSQ1の実行が終了される。これによって、図3の(b)部に示すように、ウエハWの表面上にシリコン酸化膜である保護膜SXが形成される。すなわち、シーケンスSQ1が予め設定された回数だけ繰り返されることによって、予め設定された膜厚を有する保護膜SXが、マスクMK1の粗密によらず均一の膜みでコンフォーマルに、ウエハWの表面に形成される。マスクMK1上に設ける保護膜SXの膜の厚みは、シーケンスSQ1を繰り返し実行することによって、精度良く制御される。 When it is determined in step ST4 that the number of executions of the sequence SQ1 has not reached the preset number (step ST4: NO), the execution of the sequence SQ1 is repeated again. On the other hand, when it is determined in step ST4 that the number of executions of sequence SQ1 has reached the preset number (step ST4: YES), the execution of sequence SQ1 is terminated. As a result, a protective film SX that is a silicon oxide film is formed on the surface of the wafer W as shown in FIG. That is, by repeating the sequence SQ1 for a preset number of times, the protective film SX having a preset thickness is conformally formed on the surface of the wafer W in a uniform film regardless of the density of the mask MK1. It is formed. The thickness of the protective film SX provided on the mask MK1 is accurately controlled by repeatedly executing the sequence SQ1.
以上のように、シーケンスSQ1および工程ST4の一連の工程は、ALD法と同様の方法によって、マスクMK1の表面に保護膜SXをコンフォーマルに形成できる。 As described above, in the series of steps SQ1 and ST4, the protective film SX can be conformally formed on the surface of the mask MK1 by a method similar to the ALD method.
シーケンスSQ1および工程ST4の一連の工程によって形成された保護膜SXは、図3の(b)部に示すように、領域R1、領域R2および領域R3を含む。領域R3は、マスクMK1の側面上で当該側面に沿って延在する領域である。領域R3は、反射防止膜ALの表面から領域R1の下側まで延在している。領域R1は、マスクMK1の上面の上および領域R3上で延在している。領域R2は、隣接する領域R3の間、且つ、反射防止膜ALの表面上で延在している。上述したように、シーケンスSQ1は、ALD法と同様に保護膜SXを形成するので、マスクMK1の粗密によらずに、領域R1、領域R2、および領域R3のそれぞれの膜厚は、互いに略等しい膜厚となる。 The protective film SX formed by the sequence SQ1 and the series of steps ST4 includes a region R1, a region R2, and a region R3, as shown in part (b) of FIG. The region R3 is a region that extends along the side surface of the mask MK1. The region R3 extends from the surface of the antireflection film AL to the lower side of the region R1. Region R1 extends on the upper surface of mask MK1 and on region R3. The region R2 extends between the adjacent regions R3 and on the surface of the antireflection film AL. As described above, the sequence SQ1 forms the protective film SX in the same manner as the ALD method. Therefore, the film thicknesses of the region R1, the region R2, and the region R3 are substantially equal to each other regardless of the density of the mask MK1. It becomes the film thickness.
工程ST4に引き続く工程ST5では、領域R1および領域R2を除去するように、保護膜SXをエッチング(エッチバック)する。領域R1および領域R2の除去のためには、異方性のエッチング条件が必要である。このため、工程ST5では、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースからフルオロカーボン系ガスを含む処理ガス(CxFyはCF4、C4F8、CHF3)を処理容器12内に供給する。そして、第1の高周波電源62から高周波電力を供給し、第2の高周波電源64から高周波バイアス電力を供給し、排気装置50を動作させることによって処理容器12内の空間の圧力を予め設定された圧力に設定する。この際異方性エッチングを促進するために、平均自由工程を長くするために低圧方向(20[mT]以下)が望ましい。このようにして、フルオロカーボン系ガスのプラズマが生成される。生成されたプラズマ中のフッ素を含む活性種は、高周波バイアス電力による鉛直方向への引き込みによって、領域R1および領域R2を優先的にエッチングする。この結果、図3の(c)部に示すように、領域R1および領域R2が選択的に除去され、残された領域R3によってマスクMSが形成される。マスクMSとマスクMK1とは、反射防止膜ALの表面上のマスクMK2を構成する。
In step ST5 subsequent to step ST4, the protective film SX is etched (etched back) so as to remove the region R1 and the region R2. In order to remove the region R1 and the region R2, anisotropic etching conditions are necessary. For this reason, in step ST5, a processing gas containing fluorocarbon-based gas (C x F y is CF 4 , C 4 F 8 , CHF 3 ) from a gas source selected from the plurality of gas sources of the
工程ST5に引き続き、シーケンスSQ2~工程ST7の一連の工程を実行する。シーケンスSQ2~工程ST7の一連の工程は、反射防止膜ALをエッチングする工程である。 Subsequent to step ST5, a series of steps of sequence SQ2 to step ST7 is executed. A series of steps from sequence SQ2 to step ST7 is a step of etching the antireflection film AL.
まず、工程ST5に引き続きシーケンスSQ2を一回以上実行する。シーケンスSQ2は、ALE(Atomic Layer Etching)法と同様の方法によって、反射防止膜ALのうちマスクMK2で覆われていない領域を、マスクMK2の疎密によらず高選択比で精密にエッチングする一連の工程であり、シーケンスSQ2において順次実行される工程ST6a(第12の工程)、工程ST6b(第13の工程)、工程ST6c(第14の工程)、工程ST6d(第15の工程)を含む。 First, following step ST5, the sequence SQ2 is executed once or more. Sequence SQ2 is a series of precise etching of the antireflection film AL that is not covered by the mask MK2 with a high selection ratio regardless of the density of the mask MK2, by a method similar to the ALE (Atomic Layer Etching) method. Step ST6a (Twelfth step), Step ST6b (Thirteenth step), Step ST6c (Fourteenth step), Step ST6d (Fifteenth step), which are steps, which are sequentially executed in sequence SQ2.
工程ST6aは、処理容器12内においてガスG3(第5のガス)のプラズマを生成し、このプラズマに含まれるラジカルを含む混合層MX1を反射防止膜ALの表面の原子層に形成する。工程ST6aにおいて、ウエハWが静電チャックESC上に載置されている状態で、処理容器12内にガスG3を供給し、当該ガスG3のプラズマを生成する。ガスG3は、シリコンを含有する反射防止膜ALのエッチングに適したエッチャントガスであり、フルオロカーボン系ガスと希ガスとを含み、例えばCxFy/Arガスであり得る。CxFyはCF4であり得る。具体的には、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースからフルオロカーボン系ガスと希ガスとを含むガスG3を処理容器12内に供給する。そして、第1の高周波電源62から高周波電力を供給し、第2の高周波電源64から高周波バイアス電力を供給し、排気装置50を動作させることによって処理容器12内の空間の圧力を予め設定された圧力に設定する。このようにして、ガスG3のプラズマが処理容器12内において生成される。ガスG3のプラズマは炭素ラジカルおよびフッ素ラジカルを含む。
In step ST6a, plasma of the gas G3 (fifth gas) is generated in the
図6は、図1に示す方法(シーケンスSQ2、および後述のシーケンスSQ3)におけるエッチングの原理を示す図である。図6において、白抜きの円(白丸)は、反射防止膜ALを構成する原子を示しており、黒塗りの円(黒丸)はラジカルを示しており、円で囲まれた「+」は後述のガスG4(第6のガス)に含まれる希ガスの原子のイオン(例えばAr原子のイオン)を示している。図6の(a)部に示すように、工程ST6aによって、ガスG3のプラズマに含まれる炭素ラジカルおよびフッ素ラジカルが、反射防止膜ALの表面に供給される。このように、工程ST6aによって、反射防止膜ALを構成する原子と炭素ラジカルおよびフッ素ラジカルとを含む混合層MX1が、反射防止膜ALの表面に形成される。(図6の(a)部と共に図3の(c)部も参照)。 FIG. 6 is a diagram showing the principle of etching in the method shown in FIG. 1 (sequence SQ2 and later-described sequence SQ3). In FIG. 6, white circles (white circles) indicate atoms constituting the antireflection film AL, black circles (black circles) indicate radicals, and “+” surrounded by circles is described later. The ions of rare gas atoms (for example, Ar atom ions) contained in the gas G4 (sixth gas) of FIG. As shown in part (a) of FIG. 6, carbon radicals and fluorine radicals contained in the plasma of the gas G3 are supplied to the surface of the antireflection film AL by the process ST6a. In this way, the mixed layer MX1 including the atoms constituting the antireflection film AL, the carbon radical, and the fluorine radical is formed on the surface of the antireflection film AL by the process ST6a. (See FIG. 3 (c) as well as FIG. 6 (a)).
以上のように、ガスG3がフルオロカーボン系ガスを含むので、工程ST6aにおいて、反射防止膜ALの表面の原子層にフッ素ラジカルおよび炭素ラジカルが供給され、当該原子層に当該両ラジカルを含有する混合層MX1が形成され得る。 As described above, since the gas G3 contains a fluorocarbon-based gas, in step ST6a, fluorine radicals and carbon radicals are supplied to the atomic layer on the surface of the antireflection film AL, and the mixed layer contains both radicals in the atomic layer. MX1 can be formed.
なお、ArFレジストのマスクMK1においては、マスクMK2に含まれるマスクMSのSiや、ガスG3のプラズマに含まれる炭素ラジカルが、保護膜として機能する。また、フッ素ラジカル量の調整には、電源70による直流電圧によって制御され得る。
In the ArF resist mask MK1, Si of the mask MS included in the mask MK2 and carbon radicals included in the plasma of the gas G3 function as a protective film. Further, the adjustment of the fluorine radical amount can be controlled by a DC voltage from the
工程ST6aに引き続く工程ST6bでは、処理容器12内の空間をパージする。具体的には、工程ST6aにおいて供給されたガスG3が排気される。工程ST6bでは、パージガスとして窒素ガスまたは希ガス(例えばArガス等)といった不活性ガスを処理容器12に供給してもよい。すなわち、工程ST6bのパージは、不活性ガスを処理容器12内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。
In step ST6b subsequent to step ST6a, the space in the
工程ST6bに引き続く工程ST6cにおいて、処理容器12内においてガスG4のプラズマを生成し、該プラズマにバイアス電圧を印可して、混合層MX1を除去する。ガスG4は、希ガスを含み、例えばArガスを含み得る。具体的には、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースから希ガス(例えばArガス)を含むガスG4が処理容器12内に供給され、第1の高周波電源62から高周波電力が供給され、第2の高周波電源64から高周波バイアス電力が供給され、排気装置50を動作させることによって処理容器12内の空間の圧力が予め設定された圧力に設定される。このようにして、ガスG4のプラズマが処理容器12内において生成される。生成されたプラズマ中のガスG4の原子のイオン(例えばAr原子のイオン)は、高周波バイアス電力による鉛直方向への引き込みによって、反射防止膜ALの表面の混合層MX1に衝突し、当該混合層MX1にエネルギを供給する。図6の(b)部に示すように、工程ST6cによって、反射防止膜ALの表面に形成された混合層MX1にガスG4の原子のイオンを介してエネルギが供給され、このエネルギによって反射防止膜ALから混合層MX1が除去され得る。
In step ST6c subsequent to step ST6b, a plasma of gas G4 is generated in the
以上のように、ガスG4が希ガスを含むので、工程ST6cにおいて、反射防止膜ALの表面に形成された混合層MX1は、当該希ガスのプラズマがバイアス電圧によって受けるエネルギによって、当該表面から除去され得る。 As described above, since the gas G4 contains a rare gas, in step ST6c, the mixed layer MX1 formed on the surface of the antireflection film AL is removed from the surface by the energy received by the rare gas plasma by the bias voltage. Can be done.
工程ST6cに引き続く工程ST6dでは、処理容器12内の空間をパージする。具体的には、工程ST6cにおいて供給されたガスG4が排気される。工程ST6dでは、パージガスとして窒素ガスまたは希ガス(例えばArガス等)といった不活性ガスを処理容器12に供給してもよい。すなわち、工程ST6dのパージは、不活性ガスを処理容器12内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。図6の(c)部に示すように、工程ST6cで行われるパージによって、反射防止膜ALの表面の混合層を構成する原子、および、ガスG4のプラズマに含まれる過剰なイオン(例えばAr原子のイオン)も十分に除去され得る。
In step ST6d subsequent to step ST6c, the space in the
シーケンスSQ2に引き続く工程ST7では、シーケンスSQ2の実行を終了するか否かを判定する。具体的には、工程ST7では、シーケンスSQ2の実行回数が予め設定された回数に達したか否かを判定する。シーケンスSQ2の実行回数の決定は、反射防止膜ALに対するエッチングの程度(深さ)を決定することである。シーケンスSQ2は、有機膜OLの表面に至るまで反射防止膜ALをエッチングするように、繰り返し実行され得る。すなわち、1回(単位サイクル)のシーケンスSQ2の実行によってエッチングされる反射防止膜ALの厚みとシーケンスSQ2の実行回数との積が反射防止膜AL自体の全厚みとなるように、シーケンスSQ2の実行回数が決定され得る。したがって、反射防止膜ALの厚みに応じて、シーケンスSQ2の実行回数が設定され得る。 In step ST7 subsequent to sequence SQ2, it is determined whether or not to end execution of sequence SQ2. Specifically, in step ST7, it is determined whether or not the number of executions of the sequence SQ2 has reached a preset number. The determination of the number of executions of the sequence SQ2 is to determine the degree of etching (depth) for the antireflection film AL. The sequence SQ2 can be repeatedly executed so as to etch the antireflection film AL up to the surface of the organic film OL. That is, the execution of the sequence SQ2 is performed so that the product of the thickness of the antireflection film AL etched by the execution of the sequence SQ2 once (unit cycle) and the number of executions of the sequence SQ2 is the total thickness of the antireflection film AL itself. The number of times can be determined. Therefore, the number of executions of the sequence SQ2 can be set according to the thickness of the antireflection film AL.
工程ST7においてシーケンスSQ2の実行回数が予め設定された回数に達していないと判定される場合には(工程ST7:NO)、シーケンスSQ2の実行が再び繰り返される。一方、工程ST7においてシーケンスSQ2の実行回数が予め設定された回数に達していると判定される場合には(工程ST7:YES)、シーケンスSQ2の実行が終了される。これによって、図4の(a)部に示すように、反射防止膜ALがエッチングされて、マスクALMが形成される。すなわち、シーケンスSQ2が予め設定された回数だけ繰り返されることによって、反射防止膜ALが、マスクMK2の粗密(マスクMK1の疎密)によらずに、マスクMK2が提供する開口OP2の幅と同一および均一な幅でエッチングされ、また、選択比も向上される。 If it is determined in step ST7 that the number of executions of the sequence SQ2 has not reached the preset number (step ST7: NO), the execution of the sequence SQ2 is repeated again. On the other hand, when it is determined in step ST7 that the number of executions of sequence SQ2 has reached the preset number (step ST7: YES), the execution of sequence SQ2 is ended. Thereby, as shown in FIG. 4A, the antireflection film AL is etched to form a mask ALM. That is, by repeating the sequence SQ2 for a preset number of times, the antireflection film AL has the same and uniform width as the opening OP2 provided by the mask MK2 regardless of the density of the mask MK2 (the density of the mask MK1). Etching is performed with a wide width, and the selectivity is improved.
マスクALMは、マスクMK2と共に、開口OP3を提供する。開口OP3は、マスクMK2が提供する開口OP2の幅(図3の(c)部を参照)と同じ幅を備える。マスクMK2とマスクALMとは、有機膜OLに対するマスクMK3(第3のマスク)を構成する。反射防止膜ALのエッチングにって形成される開口OP3の幅は、シーケンスSQ2を繰り返し実行することによって精度良く制御される。 The mask ALM provides an opening OP3 together with the mask MK2. The opening OP3 has the same width as the width of the opening OP2 provided by the mask MK2 (see the part (c) in FIG. 3). The mask MK2 and the mask ALM constitute a mask MK3 (third mask) for the organic film OL. The width of the opening OP3 formed by etching the antireflection film AL is accurately controlled by repeatedly executing the sequence SQ2.
また、均一で精度良く制御された膜厚で安定したシリコン酸化膜が工程ST5までの一連の工程で反射防止膜AL上のマスクMK2の側面に形成されているので、反射防止膜ALに対するシーケンスSQ2のエッチングによってマスクMK2の形状(LWRおよびLER)が受ける影響を低減できる。このようにマスクMK2の形状がシーケンスSQ2のエッチングによって受ける影響を低減できるので、エッチングによって形成される開口OP3の幅も、シーケンスSQ2のエッチングによる影響を低減でき、マスクMK2の疎密(マスクMK1の疎密)による影響も低減できる。 Further, since the silicon oxide film having a uniform and accurately controlled film thickness is formed on the side surface of the mask MK2 on the antireflection film AL through a series of steps up to step ST5, the sequence SQ2 for the antireflection film AL is performed. The influence on the shape (LWR and LER) of the mask MK2 due to the etching can be reduced. Thus, since the influence of the shape of the mask MK2 on the etching of the sequence SQ2 can be reduced, the width of the opening OP3 formed by the etching can also reduce the influence of the etching on the sequence SQ2, and the density of the mask MK2 (the density of the mask MK1) ) Can also be reduced.
以上のように、シーケンスSQ2~工程ST7の一連の工程は、マスクMK1の表面にシリコン酸化膜(保護膜SXの領域R3(マスクMS))をコンフォーマルに形成する工程の実行後(工程ST5の実行後)に行われる工程であって、マスクMSが形成されたマスクMK1(マスクMK2)を用いてシーケンスSQ2を繰り返し実行して反射防止膜ALを原子層毎に除去することによって反射防止膜ALを精密にエッチングする工程である。従って、シーケンスSQ2~工程ST7の一連の工程は、ALE法と同様の方法によって、反射防止膜ALを原子層毎に除去することができる。 As described above, a series of steps SQ2 to ST7 is performed after the step of conformally forming the silicon oxide film (region R3 (mask MS) of the protective film SX) on the surface of the mask MK1 (in step ST5). The antireflection film AL is performed by repeatedly executing the sequence SQ2 using the mask MK1 (mask MK2) on which the mask MS is formed and removing the antireflection film AL for each atomic layer. This is a process for precisely etching. Therefore, in a series of steps from sequence SQ2 to step ST7, the antireflection film AL can be removed for each atomic layer by a method similar to the ALE method.
工程ST7:YESに引き続く工程ST8(第7の工程)では、有機膜OLをエッチングする。工程ST8は、反射防止膜ALに対するエッチング処理を行うシーケンスSQ1~工程ST7の実行後に(工程ST7:YESの後に)、処理容器12内で発生させたプラズマによって、マスクMK3を用いて有機膜OLに対しエッチング処理を行う工程である。マスクMK3は、反射防止膜ALをエッチングする工程(シーケンスSQ1~工程ST7)において、反射防止膜ALから形成される。
Step ST7: In step ST8 (seventh step) subsequent to YES, the organic film OL is etched. In step ST8, after execution of the sequence SQ1 to step ST7 for performing the etching process on the antireflection film AL (after step ST7: YES), the plasma generated in the
工程ST8の処理を具体的に説明する。まず、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースから窒素ガスと水素含有ガスとを含む処理ガスを処理容器12内に供給する。当該ガスとしては、酸素を含む処理ガスを用いてもよい。そして、第1の高周波電源62から高周波電力を供給し、第2の高周波電源64から高周波バイアス電力を供給し、排気装置50を動作させることによって処理容器12内の空間の圧力を所定の圧力に設定する。これによって、窒素ガスと水素含有ガスとを含む処理ガスのプラズマが生成される。生成されたプラズマ中の水素の活性種である水素ラジカルは、有機膜OLの全領域のうちマスクMK3から露出した領域をエッチングする。以上により、図4の(b)部に示すように、有機膜OLがエッチングされて、マスクMK3が提供する開口OP3の幅(図4の(a)部を参照)と同じ幅の開口OP4を有するマスクOLMが有機膜OLから形成される。マスクALMとマスクOLMとは、被エッチング層ELに対するマスクMK4(第1のマスク)を構成する。シーケンスSQ2によってマスクMK3の開口OP3の幅の均一性がマスクMK3の疎密(マスクMK2の疎密)によらずに向上されており、また、マスクMK3の形状(LWRおよびLER)も良好であるので、マスクMK4の開口OP4の幅の均一性もマスクMK4の疎密(マスクMK3の疎密)によらずに向上され、また、マスクMK4の形状(LWRおよびLER)も良好となる。
The process of step ST8 will be specifically described. First, a processing gas containing nitrogen gas and hydrogen-containing gas is supplied into the
以上のように、工程ST2~ST7の一連の工程の実行によって、マスクの疎密によらずに、形状が維持され選択比が向上されたマスクMK3が有機膜OL上に形成されるので、このような良好な形状のマスクMK3による有機膜OLのエッチングが可能となり、有機膜OLのエッチングが良好に行える。 As described above, by executing the series of steps ST2 to ST7, the mask MK3 whose shape is maintained and the selection ratio is improved is formed on the organic film OL without depending on the density of the mask. The organic film OL can be etched by the mask MK3 having a good shape, and the organic film OL can be etched well.
工程ST18に引き続きシーケンスSQ3(第1のシーケンス)、工程ST10を実行する。シーケンスSQ3および工程ST10は、被エッチング層ELを原子層毎に除去することによって、被エッチング層ELをエッチングする一連の工程である。シーケンスSQ3は、工程ST9a(第1の工程)、工程ST9b(第2の工程)、工程ST9c(第3の工程)、工程ST9d(第4の工程)、工程ST9(第5の工程)を含む。 Subsequent to step ST18, sequence SQ3 (first sequence) and step ST10 are executed. Sequence SQ3 and step ST10 are a series of steps for etching the layer to be etched EL by removing the layer to be etched EL for each atomic layer. The sequence SQ3 includes a process ST9a (first process), a process ST9b (second process), a process ST9c (third process), a process ST9d (fourth process), and a process ST9 (fifth process). .
工程ST9aでは、プラズマ処理装置10の処理容器12内においてプラズマを発生させて処理容器12に設けられた平行平板電極の上部電極30に負の直流電圧を印可することによって、マスクMK4に二次電子を照射すると共に、上部電極30が備えシリコンを含有する電極板34からシリコンを放出させて該シリコンを含む酸化シリコン化合物でマスクMK4を覆う。そして、酸化シリコン化合物でマスクMK4を覆った後に処理容器12内の空間をパージした後に工程ST9bに移行する。
In step ST9a, secondary electrons are applied to the mask MK4 by generating plasma in the
工程ST9aの処理内容を具体的説明する。まず、処理容器12内に水素含有ガスおよび希ガス(例えばArガス)が供給され、第1の高周波電源62から高周波電力が供給されることによって、処理容器12内にプラズマが生成される。ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースから水素含有ガスおよび希ガス(例えばArガス)を処理容器12内に供給する。従って、処理空間S中の正イオンが上部電極30に引き込まれて、当該正イオンが上部電極30に衝突する。正イオンが上部電極30に衝突することにより、上部電極30からは二次電子が放出される。放出された二次電子がウエハWに照射されることによって、マスクMK1が改質される。また、電極板34に正イオンが衝突することによって、電極板34の構成材料であるシリコンが、二次電子と共に放出される。放出されたシリコンは、プラズマに晒されたプラズマ処理装置10の構成部品から放出される酸素と結合する。当該酸素は、例えば、支持部14、絶縁性遮蔽部材32、およびデポシールド46といった部材から放出される。シリコンと酸素の結合により、酸化シリコン化合物が生成され、当該酸化シリコン化合物がウエハW上に堆積してマスクMK4を覆い保護する。そして、マスクMK4に二次電子を照射し、マスクMK4を酸化シリコン化合物で覆った後に処理容器12内の空間をパージして、工程ST9bに移行する。
The processing content of process ST9a is demonstrated concretely. First, a hydrogen-containing gas and a rare gas (for example, Ar gas) are supplied into the
このように、工程ST9aでは、処理容器12内でプラズマを発生させて上部電極30に負の直流電圧を印可することにより、マスクMK4に二次電子を照射すると共に、電極板34からシリコンを放出させて該シリコンを含む酸化シリコン化合物でマスクMK4を覆う。従って、工程ST9aにおいて、酸化シリコン化合物がマスクMK4を覆うので、後続の工程によるマスクMK4の損傷を抑制できる。
As described above, in step ST9a, plasma is generated in the
工程ST9aに引き続く工程ST9bでは、工程ST6aと同様の方法によって、処理容器12内においてガスG5(第1のガス)のプラズマを生成し、該プラズマに含まれるラジカルを含む混合層MX2を被エッチング層ELの表面の原子層に形成する。工程ST9bにおいて、ウエハWが静電チャックESC上に載置されている状態で、処理容器12内にガスG5を供給し、当該ガスG5のプラズマを生成する。ガスG5は、被エッチング層ELのエッチングに適したエッチャントガスであり、フルオロカーボン系ガスと希ガスとを含み、例えばCxFy/Arガスであり得る。CxFyはCF4であり得る。具体的には、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースからフルオロカーボン系ガスと希ガスとを含むガスG5を処理容器12内に供給する。そして、第1の高周波電源62から高周波電力を供給し、第2の高周波電源64から高周波バイアス電力を供給し、排気装置50を動作させることによって処理容器12内の空間の圧力を予め設定された圧力に設定する。このようにして、ガスG5のプラズマが処理容器12内において生成される。ガスG5のプラズマは炭素ラジカルおよびフッ素ラジカルを含む。工程ST9bによって、炭素ラジカルおよびフッ素ラジカルを含む混合層MX2が被エッチング層ELの表面の原子層に形成される(図6の(a)部と共に図4の(b)部を参照)。従って、ガスG5がフルオロカーボン系ガスを含むので、工程ST9bにおいて、被エッチング層ELの表面の原子層にフッ素ラジカルおよび炭素ラジカルが供給され、当該原子層に当該両ラジカルを含有する混合層MX2が形成され得る。
In step ST9b subsequent to step ST9a, plasma of gas G5 (first gas) is generated in the
工程ST9bに引き続く工程ST9cでは、工程ST6bと同様の方法によって、処理容器12内の空間をパージする。具体的には、工程ST9bにおいて供給されたガスG5が排気される。工程ST9cでは、パージガスとして窒素ガスまたは希ガス(例えばArガス等)といった不活性ガスを処理容器12に供給してもよい。すなわち、工程ST9cのパージは、不活性ガスを処理容器12内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。
In step ST9c subsequent to step ST9b, the space in the
工程ST9cに引き続く工程ST9dでは、工程ST6cと同様の方法によって、処理容器12内においてガスG6(第2のガス)のプラズマを生成し、該プラズマにバイアス電圧を印可して、混合層MX2を除去する。ガスG6は、希ガスを含み、例えばArガスを含み得る。具体的には、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択したガスソースから希ガス(例えばArガス)を含むガスG6が処理容器12内に供給され、第1の高周波電源62から高周波電力が供給され、第2の高周波電源64から高周波バイアス電力が供給され、排気装置50を動作させることによって処理容器12内の空間の圧力が予め設定された圧力に設定される。このようにして、ガスG6のプラズマが処理容器12内において生成される。生成されたプラズマ中のガスG6の原子のイオン(例えばAr原子のイオン)は、高周波バイアス電力による鉛直方向への引き込みによって、被エッチング層ELの表面の混合層MX2に衝突し、当該混合層MX2にエネルギを供給する。図6の(b)部に示すように、工程ST6cによって、被エッチング層ELの表面に形成された混合層MX2にガスG6の原子のイオンを介してエネルギが供給され、このエネルギによって被エッチング層ELから混合層MX2が除去され得る。
In a process ST9d subsequent to the process ST9c, a plasma of the gas G6 (second gas) is generated in the
以上のように、ガスG6が希ガスを含むので、工程ST9dにおいて、被エッチング層ELの表面に形成された混合層MX2は、当該希ガスのプラズマがバイアス電圧によって受けるエネルギによって、当該表面から除去され得る。 As described above, since the gas G6 includes a rare gas, in step ST9d, the mixed layer MX2 formed on the surface of the etching target layer EL is removed from the surface by the energy received by the plasma of the rare gas by the bias voltage. Can be done.
工程ST9dに引き続く工程ST9eでは、工程ST6dと同様の方法によって、処理容器12内の空間をパージする。具体的には、工程ST9dにおいて供給されたガスG6が排気される。工程ST9eでは、パージガスとして窒素ガスまたは希ガス(例えばArガス等)といった不活性ガスを処理容器12に供給してもよい。すなわち、工程ST9eのパージは、不活性ガスを処理容器12内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。図6の(c)部に示すように、工程ST9eで行われるパージによって、被エッチング層ELの表面の混合層MX2を構成する原子、および、ガスG6のプラズマに含まれる過剰なイオン(例えばAr原子のイオン)も十分に除去され得る。従って、シーケンスSQ3~工程ST10の一連の工程は、ALEと同様の方法によって、被エッチング層ELを原子層毎に除去する事ができる。
In step ST9e subsequent to step ST9d, the space in the
シーケンスSQ3に引き続く工程ST10では、工程ST7と同様の方法によって、シーケンスSQ3の実行を終了するか否かを判定する。具体的には、工程ST10では、シーケンスSQ3の実行回数が予め設定された回数に達したか否かを判定する。シーケンスSQ3の実行回数の決定は、被エッチング層ELに対するエッチングの程度(深さ)を決定することである。シーケンスSQ3は、基板SBの表面に至るまで被エッチング層ELをエッチングするように、繰り返し実行され得る。すなわち、1回(単位サイクル)のシーケンスSQ3の実行によってエッチングされる被エッチング層ELの厚みとシーケンスSQ3の実行回数との積が被エッチング層EL自体の全厚みとなるように、シーケンスSQ3の実行回数が決定され得る。したがって、被エッチング層ELの厚みに応じて、シーケンスSQ3の実行回数が設定され得る。 In step ST10 subsequent to sequence SQ3, it is determined whether or not to end execution of sequence SQ3 by the same method as in step ST7. Specifically, in step ST10, it is determined whether or not the number of executions of the sequence SQ3 has reached a preset number. The determination of the number of executions of the sequence SQ3 is to determine the degree (depth) of etching with respect to the etching target layer EL. The sequence SQ3 can be repeatedly executed so as to etch the etching target layer EL up to the surface of the substrate SB. That is, the execution of the sequence SQ3 is performed so that the product of the thickness of the etched layer EL etched by the execution of the sequence SQ3 once (unit cycle) and the number of executions of the sequence SQ3 becomes the total thickness of the etched layer EL itself. The number of times can be determined. Therefore, the number of executions of the sequence SQ3 can be set according to the thickness of the etched layer EL.
工程ST10においてシーケンスSQ3の実行回数が予め設定された回数に達していないと判定される場合には(工程ST10:NO)、シーケンスSQ3の実行が再び繰り返される。一方、工程ST10においてシーケンスSQ3の実行回数が予め設定された回数に達していると判定される場合には(工程ST10:YES)、シーケンスSQ3の実行が終了される。これによって、図4の(c)部に示すように、被エッチング層ELがエッチングされる。すなわち、シーケンスSQ3が予め設定された回数だけ繰り返されることによって、被エッチング層ELが、マスクMK4の粗密(マスクMK1の疎密)によらずに、マスクMK4が提供する開口OP4(図4の(b)部を参照)の幅と同一および均一な幅でエッチングされ、また、選択比も向上される。被エッチング層ELのエッチングにって形成される開口OP4の幅は、シーケンスSQ3を繰り返し実行することによって精度良く制御される。 When it is determined in step ST10 that the number of executions of sequence SQ3 has not reached the preset number (step ST10: NO), the execution of sequence SQ3 is repeated again. On the other hand, when it is determined in step ST10 that the number of executions of sequence SQ3 has reached the preset number (step ST10: YES), the execution of sequence SQ3 is terminated. As a result, the etched layer EL is etched as shown in FIG. That is, the sequence SQ3 is repeated a predetermined number of times, so that the layer to be etched EL does not depend on the density of the mask MK4 (the density of the mask MK1), but the opening OP4 (FIG. 4B). Etching is performed with the same and uniform width as the width of (see ()), and the selectivity is improved. The width of the opening OP4 formed by etching the layer to be etched EL is accurately controlled by repeatedly executing the sequence SQ3.
酸化シリコン化合物が工程ST9aで被エッチング層EL上のマスクMK4の側面に形成されているので、被エッチング層ELに対するシーケンスSQ3のエッチングによってマスクMK4の形状(LWRおよびLER)が受ける影響を低減できる。このようにマスクMK4の形状がシーケンスSQ3のエッチングによって受ける影響を低減できるので、エッチングによって形成される開口OP4の幅も、シーケンスSQ3のエッチングによる影響を低減でき、マスクMK4の疎密(マスクMK1の疎密)による影響も低減できる。 Since the silicon oxide compound is formed on the side surface of the mask MK4 on the etched layer EL in step ST9a, the influence of the shape (LWR and LER) of the mask MK4 due to the etching of the sequence SQ3 on the etched layer EL can be reduced. Since the influence of the shape of the mask MK4 on the etching of the sequence SQ3 can be reduced in this way, the width of the opening OP4 formed by the etching can also reduce the influence of the etching of the sequence SQ3, and the density of the mask MK4 (the density of the mask MK1) ) Can also be reduced.
以上のように、被エッチング層ELの表面の原子層を除去するシーケンスSQ3の実行毎にマスクMK4に対する必要な保護がその都度行われ、このようなシーケンスSQ3が繰り返し実行されることによって、被エッチング層ELのエッチングに対し必要な保護がマスクMK4に形成されつつ過剰な保護が回避され得る。従って、マスクMK4を保護する保護膜の膜厚が十分に低減されるので、当該保護膜によって生じるマスクMK4の縒れが回避され得る。 As described above, every time the sequence SQ3 for removing the atomic layer on the surface of the etched layer EL is executed, the necessary protection for the mask MK4 is performed, and the sequence SQ3 is repeatedly executed, whereby Excessive protection can be avoided while the necessary protection against the etching of the layer EL is formed in the mask MK4. Therefore, since the film thickness of the protective film that protects the mask MK4 is sufficiently reduced, the dripping of the mask MK4 caused by the protective film can be avoided.
なお、工程ST9bにおいて、ガスG5が例えばCF4およびArを含む場合、Arのガス流量の方がCF4のガス流量よりも多いほど、更に、Arガスを処理容器12内に供給する時間の方がCF4ガスを処理容器12内に供給する時間よりも多いほど、LWRが低減され、マスクMK4の形状維持が良好となる。また、工程ST9aにおいて二次電子およびシリコンの放出に用いられる希ガスとしてArガスが用いられる場合、Arガスを処理容器12に供給する時間(工程ST9aの実施時間)が長いほど、LWRが低減され、マスクMK4の形状維持が良好となる。
In Step ST9b, when the gas G5 includes, for example, CF 4 and Ar, the more the Ar gas flow rate is higher than the CF 4 gas flow rate, the more time the Ar gas is supplied into the
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。例えば、反射防止膜ALをエッチングするために、工程ST2~ST7の一連の工程を設けたが、反射防止膜ALのエッチングは、工程ST2~ST7の一連の工程を行わずに、または、シーケンスSQ2~工程ST7の一連の工程を行わずに、公知のRIE(Reactive Ion Etching)によってエッチングすることができる。また、工程ST2~ST7の一連の工程のうち、例えば、工程ST2を行わない場合が可能であり、シーケンスSQ1~工程ST5を行わない場合も可能である。 While the principles of the invention have been illustrated and described in the preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment. We therefore claim all modifications and changes that come within the scope and spirit of the following claims. For example, in order to etch the antireflection film AL, a series of steps ST2 to ST7 is provided. However, the antireflection film AL is etched without performing the series of steps ST2 to ST7 or the sequence SQ2 The etching can be performed by a known RIE (Reactive Ion Etching) without performing the series of steps of the step ST7. Of the series of steps ST2 to ST7, for example, the step ST2 may not be performed, and the sequence SQ1 to step ST5 may not be performed.
10…プラズマ処理装置、12…処理容器、12e…排気口、12g…搬入出口、14…支持部、18a…第1プレート、18b…第2プレート、22…直流電源、23…スイッチ、24…冷媒流路、26a…配管、26b…配管、28…ガス供給ライン、30…上部電極、32…絶縁性遮蔽部材、34…電極板、34a…ガス吐出孔、36…電極支持体、36a…ガス拡散室、36b…ガス通流孔、36c…ガス導入口、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…デポシールド、48…排気プレート、50…排気装置、52…排気管、54…ゲートバルブ、62…第1の高周波電源、64…第2の高周波電源、66…整合器、68…整合器、70…電源、AL…反射防止膜、ALM…マスク、Cnt…制御部、EL…被エッチング層、ESC…静電チャック、FR…フォーカスリング、G1…ガス、HP…ヒータ電源、HT…ヒータ、LE…下部電極、Ly1…層、Ly2…層、MK1…マスク、MK2…マスク、MK3…マスク、MK4…マスク、MS…マスク、MX1…混合層、MX2…混合層、OL…有機膜、OLM…マスク、OP1…開口、OP2…開口、OP3…開口、OP4…開口、P1…プラズマ、PD…載置台、R1…領域、R2…領域、R3…領域、S…処理空間、SB…基板、SX…保護膜、W…ウエハ。
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記被処理体は、被エッチング層と該被エッチング層上に設けられた第1のマスクとを備え、
当該方法は、
前記被処理体が収容されたプラズマ処理装置の処理容器内においてプラズマを発生させて該処理容器に設けられた平行平板電極の上部電極に負の直流電圧を印可することによって、前記第1のマスクに二次電子を照射すると共に、該上部電極が備えシリコンを含有する電極板からシリコンを放出させて該シリコンを含む酸化シリコン化合物で該第1のマスクを覆う、第1の工程と、
前記第1の工程の実行後に、前記処理容器内において第1のガスのプラズマを生成し、該プラズマに含まれるラジカルを含む混合層を前記被エッチング層の表面の原子層に形成する第2の工程と、
前記第2の工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第3の工程と、
前記第3の工程の実行後に、前記処理容器内において第2のガスのプラズマを生成し、該プラズマにバイアス電圧を印可して、前記混合層を除去する第4の工程と、
前記第4の工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第5の工程と、
を含む第1のシーケンスを繰り返し実行し、前記被エッチング層を原子層毎に除去することによって、該被エッチング層をエッチングする、
方法。 A method for processing a workpiece,
The object to be processed includes an etching target layer and a first mask provided on the etching target layer,
The method is
The first mask is formed by generating a plasma in a processing container of a plasma processing apparatus in which the object to be processed is stored and applying a negative DC voltage to an upper electrode of parallel plate electrodes provided in the processing container. Irradiating secondary electrons to the first electrode, and discharging the silicon from the electrode plate included in the upper electrode and covering the first mask with a silicon oxide compound containing the silicon; and
After the execution of the first step, a second gas plasma is generated in the processing container, and a mixed layer containing radicals contained in the plasma is formed in an atomic layer on the surface of the layer to be etched. Process,
A third step of purging the space in the processing container after the execution of the second step;
A fourth step of generating a plasma of a second gas in the processing container after the execution of the third step, applying a bias voltage to the plasma, and removing the mixed layer;
A fifth step of purging the space in the processing container after the execution of the fourth step;
Repetitively executing a first sequence including: etching the layer to be etched by removing the layer to be etched for each atomic layer;
Method.
請求項1に記載の方法。 The first gas includes a fluorocarbon-based gas and a rare gas.
The method of claim 1.
請求項1または請求項2に記載の方法。 The second gas is a noble gas.
The method according to claim 1 or claim 2.
前記第1のマスクを形成する前記工程は、第6の工程と第7の工程とを備え、該第6の工程と該第7の工程とにおいて、前記被エッチング層上に設けられていた有機膜と該有機膜上に設けられていた反射防止膜とに対し該反射防止膜上に設けられていた第2のマスクを用いてエッチング処理を行うことによって、前記第1のマスクを形成し、
前記第6の工程は、前記反射防止膜をエッチングし、
前記第7の工程は、前記第6の工程の実行後に、前記有機膜をエッチングし、
前記第1のマスクは、前記第6の工程および前記第7の工程の実行によって形成され、前記反射防止膜および前記有機膜から形成される、
請求項1~3の何れか一項に記載の方法。 Before the execution of the first sequence, further comprising forming the first mask;
The step of forming the first mask includes a sixth step and a seventh step. In the sixth step and the seventh step, the organic material provided on the layer to be etched is provided. The first mask is formed by performing an etching process using the second mask provided on the antireflection film with respect to the film and the antireflection film provided on the organic film,
In the sixth step, the antireflection film is etched,
In the seventh step, after the execution of the sixth step, the organic film is etched,
The first mask is formed by executing the sixth step and the seventh step, and is formed from the antireflection film and the organic film.
The method according to any one of claims 1 to 3.
前記処理容器内において、前記第2のマスクの表面に保護膜をコンフォーマルに形成する工程と、
前記保護膜をコンフォーマルに形成する前記工程の実行後に、該保護膜が形成された前記第2のマスクを用いて、前記処理容器内で発生させたプラズマにより前記反射防止膜を原子層毎に除去し、該反射防止膜をエッチングする工程と、
を備える、
請求項4に記載の方法。 The sixth step includes
Forming a protective film conformally on the surface of the second mask in the processing container; and
After performing the step of forming the protective film conformally, the antireflection film is formed for each atomic layer by plasma generated in the processing container using the second mask on which the protective film is formed. Removing and etching the antireflection film;
Comprising
The method of claim 4.
前記保護膜をコンフォーマルに形成する前記工程の実行前に、前記処理容器内でプラズマを発生させて前記処理容器に設けられた上部電極に負の直流電圧を印可することにより、前記第2のマスクに二次電子を照射する工程を更に備える、
請求項5に記載の方法。 The sixth step includes
Before performing the step of forming the protective film conformally, plasma is generated in the processing container to apply a negative DC voltage to the upper electrode provided in the processing container, thereby A step of irradiating the mask with secondary electrons;
The method of claim 5.
請求項6に記載の方法。 In the step of irradiating the second mask with secondary electrons, plasma is generated in the processing container to apply a negative DC voltage to the upper electrode, thereby releasing silicon from the electrode plate and Covering the second mask with a silicon oxide compound containing silicon;
The method of claim 6.
前記処理容器内に第3のガスを供給する第8の工程と、
前記第8の工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第9の工程と、
前記第9の工程の実行後に、前記処理容器内において第4のガスのプラズマを生成する第10の工程と、
前記第10の工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第11の工程と、
を含む第2のシーケンスを繰り返し実行することによって、前記第2のマスクの前記表面に前記保護膜をコンフォーマルに形成し、
前記第8の工程は、前記第3のガスのプラズマを生成しない、
請求項5~7の何れか一項に記載の方法。 The step of forming the protective film conformally includes:
An eighth step of supplying a third gas into the processing vessel;
A ninth step of purging the space in the processing container after the execution of the eighth step;
A tenth step of generating a plasma of a fourth gas in the processing container after the execution of the ninth step;
An eleventh step of purging the space in the processing container after the execution of the tenth step;
The protective film is conformally formed on the surface of the second mask by repeatedly executing a second sequence including:
The eighth step does not generate plasma of the third gas;
The method according to any one of claims 5 to 7.
請求項8に記載の方法。 The third gas includes an organic-containing aminosilane-based gas.
The method of claim 8.
請求項8または請求項9に記載の方法。 The fourth gas includes a gas containing oxygen atoms and carbon atoms.
10. A method according to claim 8 or claim 9.
前記保護膜をコンフォーマルに形成する前記工程の実行後に、前記処理容器内において第5のガスのプラズマを生成し、該プラズマに含まれるラジカルを含む混合層を前記反射防止膜の表面の原子層に形成する第12の工程と、
前記第12の工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第13の工程と、
前記第13の工程の実行後に、前記処理容器内において第6のガスのプラズマを生成し、該プラズマにバイアス電圧を印可して、前記混合層を除去する第14の工程と、
前記第14の工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第15の工程と、
を含む第3のシーケンスを繰り返し実行し、前記反射防止膜を原子層毎に除去することによって、該反射防止膜をエッチングする、
請求項5~12の何れか一項に記載の方法。 The step of etching the antireflection film comprises the steps of:
After execution of the step of forming the protective film conformally, a plasma of a fifth gas is generated in the processing container, and a mixed layer containing radicals contained in the plasma is formed on the atomic layer on the surface of the antireflection film. A twelfth step of forming
A thirteenth step of purging the space in the processing container after the execution of the twelfth step;
After the execution of the thirteenth step, a fourteenth step of generating a plasma of a sixth gas in the processing container, applying a bias voltage to the plasma, and removing the mixed layer;
A fifteenth step of purging the space in the processing container after the execution of the fourteenth step;
Repeatedly performing a third sequence including: etching the antireflection film by removing the antireflection film for each atomic layer;
The method according to any one of claims 5 to 12.
請求項13に記載の方法。 The fifth gas includes a fluorocarbon-based gas and a rare gas.
The method of claim 13.
請求項13または請求項14に記載の方法。 The sixth gas includes a rare gas;
15. A method according to claim 13 or claim 14.
前記第3のマスクは、前記第6の工程において、前記第2のマスクと前記反射防止膜とから形成される、
請求項4~15の何れか一項に記載の方法。 In the seventh step, after the execution of the sixth step, the plasma generated in the processing container is used to etch the organic film using a third mask,
The third mask is formed from the second mask and the antireflection film in the sixth step.
The method according to any one of claims 4 to 15.
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