(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の被処理膜をエッチングする際のマスクとなる所定のパターンを形成するパターン形成方法であって、
基板の被処理膜上に有機膜のパターンを形成する有機膜パターン形成工程と、
その後、ＣＶＤにより前記有機膜のパターン上にシリコン窒化膜を成膜する成膜工程と、
その後、前記シリコン窒化膜が前記有機膜のパターンの側壁部にのみ残るように当該シリコン窒化膜をエッチングした後、前記有機膜のパターンを除去し、基板の被処理膜上に前記シリコン窒化膜の前記所定のパターンを形成するシリコン窒化膜パターン形成工程と、を有し、
前記成膜工程は、
基板の温度を１００℃以下に維持した状態で、処理ガスを励起させてプラズマを生成し、当該プラズマによるプラズマ処理を行って、１００ＭＰａ以下の膜ストレスを有するシリコン窒化膜を形成することを特徴とする、パターン形成方法。
【請求項２】
前記処理ガスは、シランガス、窒素原子を有するガス及び水素ガスを含み、
前記成膜工程では、前記水素ガスの供給流量を制御して、前記シリコン窒化膜の膜ストレスを制御することを特徴とする、請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記処理ガスは、シランガス、及び窒素原子を有するガスを含み、
前記成膜工程では、前記シランガスの供給流量と前記窒素原子を有するガスの供給流量との比率を制御して、前記シリコン窒化膜の膜ストレスを制御することを特徴とする、請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記成膜工程において、処理雰囲気は２０Ｐａ〜４０Ｐａに維持されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記成膜工程において、前記プラズマは、マイクロ波によって前記処理ガスが励起されて生成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記シリコン窒化膜パターン形成工程後、前記シリコン窒化膜のパターンの寸法を測定し、当該測定結果に基づいて、前記成膜工程の処理条件を補正することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記有機膜パターン形成工程後、前記有機膜のパターンの寸法を測定し、当該測定結果に基づいて、前記有機膜パターン形成工程の処理条件を補正することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記有機膜パターン形成工程において、
基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板の被処理膜上にレジストパターンを形成し、
その後、前記レジストパターンをトリミングすると共に、当該レジストパターンの下層の反射防止膜をエッチングし、前記有機膜のパターンとして前記レジストパターン及び前記反射防止膜のパターンを形成することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記有機パターン形成工程において、
基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板の被処理膜上にレジストパターンを形成し、
その後、前記レジストパターンをトリミングすると共に、当該レジストパターンの下層の反射防止膜をエッチングし、
その後、前記レジストパターンを除去し、前記有機膜のパターンとして前記反射防止膜のパターンを形成することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のパターン形成方法を行って基板の被処理膜上に前記シリコン窒化膜のパターンを形成した後、
前記シリコン窒化膜のパターンをマスクとして基板上の被処理膜をエッチングして、半導体装置を製造することを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の被処理膜上に所定のパターンを形成するパターン形成方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置の製造工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などを順次行うフォトリソグラフィー処理が行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。そして、このレジストパターンをマスクとして、ウェハ上の被処理膜のエッチング処理が行われ、その後レジスト膜の除去処理などが行われて、被処理膜に所定のパターンが形成される。
【０００３】
上述した被処理膜のパターンを形成する際には、半導体装置のさらなる高集積化を図るため、近年、当該被処理膜のパターンの微細化が求められている。このため、例えば露光処理に用いられる光を短波長化することなどが進められているが、技術的、コスト的な限界から、例えば数ナノメートルオーダーの微細な被処理膜のパターンを形成するのが困難な状況にある。
【０００４】
そこで、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等を犠牲膜として使用し、レジストパターンの両側側壁部分にマスクを形成して使用する、いわゆるダブルパターニングの一つであるＳＷＴ（Ｓｉｄｅ  Ｗａｌｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）法を用いることが提案されている。ＳＷＴ法は、最初にフォトリソグラフィー処理を行ってウェハ上に形成されたレジストパターンよりも微細なピッチで被処理膜のパターニングを行うものである。すなわち、この方法では、先ず例えば３００℃以下程度の温度環境下でレジストパターン上にシリコン酸化膜を成膜し、このシリコン酸化膜がレジストパターンの側壁部にのみ残るように当該シリコン酸化膜をエッチングする。その後、レジストパターンを除去して、ウェハの被処理膜上にシリコン酸化膜パターンを形成する。こうして形成された微細なシリコン酸化膜のパターンをマスクに被処理膜をエッチングし、ウェハ上に微細な被処理膜のパターンを形成する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９９９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法を用いてシリコン酸化膜を成膜すると、当該シリコン酸化膜の膜ストレスが高くなる（例えば数百ＰＭａとなる）。そうすると、シリコン酸化膜をエッチングして当該シリコン酸化膜がレジストパターンの側壁部にのみ残るようにした際に、シリコン酸化膜の膜ストレスによってレジストパターンが変形する場合がある。また、その後レジストパターンを除去する際に、シリコン酸化膜が所定の形状を維持できずに崩れる場合がある。したがって、シリコン酸化膜を所定のパターンに形成できず、ウェハ上に微細な被処理膜のパターンをできない。
【０００７】
また、レジストパターンは有機材料からなるため、ウェハの温度が約１００℃以上の高温になると当該レジストパターンがダメージを受けるおそれがある。特許文献１に記載された方法では、例えば３００℃以下程度の温度環境下でレジストパターン上にシリコン酸化膜を成膜しているので、レジストパターンが崩れるなどのダメージを受けるおそれがある。そうすると、シリコン酸化膜を所定のパターンに形成できない。
【０００８】
さらに、被処理膜をエッチングする際のマスクとしてシリコン酸化膜を用いた場合、被処理膜にシリコン酸化膜を用いることができず、またシリコン酸化膜以外の膜との選択比も低い場合が多い。したがって、この場合、被処理膜として用いられる膜が限定されてしまう。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の温度が１００℃以下の低温環境下において、基板上の被処理膜をエッチングする際のマスクを所定のパターンに適切に形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板上の被処理膜をエッチングする際のマスクとなる所定のパターンを形成するパターン形成方法であって、基板の被処理膜上に有機膜のパターンを形成する有機膜パターン形成工程と、その後、ＣＶＤにより前記有機膜のパターン上にシリコン窒化膜を成膜する成膜工程と、その後、前記シリコン窒化膜が前記有機膜のパターンの側壁部にのみ残るように当該シリコン窒化膜をエッチングした後、前記有機膜のパターンを除去し、基板の被処理膜上に前記シリコン窒化膜の前記所定のパターンを形成するシリコン窒化膜パターン形成工程と、を有し、前記成膜工程は、基板の温度を１００℃以下に維持した状態で、処理ガスを励起させてプラズマを生成し、当該プラズマによるプラズマ処理を行って、１００ＭＰａ以下の膜ストレスを有するシリコン窒化膜を形成することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、成膜工程において、基板の温度が１００℃以下の低温度に維持した状態でシリコン窒化膜を形成しているので、有機膜のパターンがダメージを受けるのを回避できる。また、シリコン窒化膜は１００ＭＰａ以下の低ストレスを有するので、シリコン窒化膜パターン形成工程において、有機膜のパターンが変形することがなく、さらに有機膜のパターンを除去した後もシリコン窒化膜は所定の形状を維持できる。したがって、基板上の被処理膜をエッチングする際のマスクとなるシリコン窒化膜を所定のパターンに適切に形成することができる。しかも、従来のシリコン酸化膜に比べて、シリコン窒化膜は被処理膜に対して高い選択比を有する。したがって、シリコン窒化膜をマスクとして用いた場合、エッチングできる被処理膜の適用範囲が広い。
【００１２】
前記処理ガスは、シランガス、窒素原子を有するガス及び水素ガスを含み、前記成膜工程では、前記水素ガスの供給流量を制御して、前記シリコン窒化膜の膜ストレスを制御してもよい。
【００１３】
また、前記処理ガスは、シランガス、及び窒素原子を有するガスを含み、前記成膜工程では、前記シランガスの供給流量と前記窒素原子を有するガスの供給流量との比率を制御して、前記シリコン窒化膜の膜ストレスを制御してもよい。
【００１４】
前記成膜工程において、処理雰囲気は２０Ｐａ〜４０Ｐａに維持されていてもよい。
【００１５】
前記成膜工程において、前記プラズマは、マイクロ波によって前記処理ガスが励起されて生成されるようにしてもよい。
【００１６】
前記シリコン窒化膜パターン形成工程後、前記シリコン窒化膜のパターンの寸法を測定し、当該測定結果に基づいて、前記成膜工程の処理条件を補正してもよい。なお、シリコン窒化膜のパターンの寸法とは、シリコン窒化膜のパターンの線幅、シリコン窒化膜のパターンの高さなどである。
【００１７】
また、前記有機膜パターン形成工程後、前記有機膜のパターンの寸法を測定し、当該測定結果に基づいて、前記有機膜パターン形成工程の処理条件を補正してもよい。なお、有機膜のパターンの寸法とは、有機膜のパターンの線幅、有機膜のパターンの高さなどである。
【００１８】
前記有機膜パターン形成工程において、基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板の被処理膜上にレジストパターンを形成し、その後、前記レジストパターンをトリミングすると共に、当該レジストパターンの下層の反射防止膜をエッチングし、前記有機膜のパターンとして前記レジストパターン及び前記反射防止膜のパターンを形成してもよい。
【００１９】
また、前記有機パターン形成工程において、基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板の被処理膜上にレジストパターンを形成し、その後、前記レジストパターンをトリミングすると共に、当該レジストパターンの下層の反射防止膜をエッチングし、その後、前記レジストパターンを除去し、前記有機膜のパターンとして前記反射防止膜のパターンを形成してもよい。
【００２０】
別な観点による本発明は、前記パターン形成方法を行って基板の被処理膜上に前記シリコン窒化膜のパターンを形成した後、前記シリコン窒化膜のパターンをマスクとして基板上の被処理膜をエッチングして、半導体装置を製造することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基板の温度が１００℃以下の低温環境下において、基板上の被処理膜をエッチングする際のマスクを所定のパターンに適切に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態にかかるパターン形成方法を実施するための基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】第１の処理部の構成の概略を示す平面図である。
【図３】第１の処理部の構成の概略を示す側面図である。
【図４】第１の処理部の構成の概略を示す側面図である。
【図５】第２の処理部の構成の概略を示す平面図である。
【図６】プラズマ成膜装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図７】原料ガス供給構造体の平面図である。
【図８】プラズマ励起用ガス供給構造体の平面図である。
【図９】ウェハ処理の各工程を示すフローチャートである。
【図１０】ウェハ処理の各工程におけるウェハの状態を模式的に示した説明図であり、（ａ）はレジストパターンが形成された様子を示し、（ｂ）はレジストパターンがトリミングされ、反射防止膜がエッチングされた様子を示し、（ｃ）はシリコン窒化膜が成膜された様子を示し、（ｄ）はシリコン窒化膜のパターンが形成された様子を示している。
【図１１】本実施の形態にかかるプラズマ成膜方法を用いた場合において、水素ガスの供給流量とシリコン窒化膜のウェットエッチングレートとの関係を示すグラフである。
【図１２】本実施の形態にかかるプラズマ成膜方法を用いた場合において、水素ガスの供給流量とシリコン窒化膜の膜ストレスとの関係を示すグラフである。
【図１３】本実施の形態にかかるプラズマ成膜方法を用いた場合において、マイクロ波のパワーとシリコン窒化膜の膜ストレスとの関係を示すグラフである。
【図１４】他の実施の形態にかかるウェハ処理の各工程におけるウェハの状態を模式的に示した説明図であり、（ａ）はレジストパターンが形成された様子を示し、（ｂ）はレジストパターンがトリミングされ、反射防止膜がエッチングされた様子を示し、（ｃ）はシリコン窒化膜が成膜された様子を示し、（ｄ）はシリコン窒化膜のパターンが形成された様子を示している。
【図１５】他の実施の形態にかかる第２の処理部の構成の概略を示す平面図である。
【図１６】ウェハ上に被処理膜のパターンが形成された様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図１は、本実施の形態にかかるパターン形成方法を実施するための基板処理システム１の構成の概略を示す平面図である。なお、本実施の形態の基板処理システム１で処理される基板としてのウェハＷ上には、後述するように予め被処理膜、例えばポリシリコン膜が形成されている。
【００２４】
基板処理システム１は、図１に示すようにウェハＷに所定の処理を行う第１の処理部１１と第２の処理部１２とを有している。第１の処理部１１では、ウェハＷ上にフォトリソグラフィー処理を行い、当該ウェハＷ上にレジストパターンを形成する。第２の処理部１２では、ウェハＷの被処理膜上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）のパターンを形成する。
【００２５】
第１の処理部１１は、図２に示すように塗布現像処理装置２０と露光装置２１を有している。塗布現像処理装置２０は、例えば外部との間で複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション３０と、フォトリソグラフィー処理の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション３１と、処理ステーション３１に隣接する露光装置２１との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション３２とを一体に接続した構成を有している。
【００２６】
カセットステーション３０には、カセット載置台４０が設けられている。カセット載置台４０には、複数、例えば４つのカセット載置部４１が設けられている。カセット載置部４１は、水平方向のＸ方向（図２中の上下方向）に一列に並べて設けられている。これらのカセット載置部４１には、塗布現像処理装置２０の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置することができる。
【００２７】
カセットステーション３０には、Ｘ方向に延びる搬送路５０上を移動自在なウェハ搬送装置５１が設けられている。ウェハ搬送装置５１は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置部４１上のカセットＣと、後述する処理ステーション３１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
【００２８】
処理ステーション３１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション３１の正面側（図２のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３１の背面側（図２のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３１のカセットステーション３０側（図２のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション３１のインターフェイスステーション３２側（図２のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
【００２９】
例えば第１のブロックＧ１には、図４に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像装置６０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜を形成する反射防止膜形成装置６１、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置６２、６３が下から順に４段に重ねられている。
【００３０】
例えば第１のブロックＧ１の各装置６０〜６３は、処理時にウェハＷを収容するカップＦを水平方向に複数有し、複数のウェハＷを並行して処理することができる。
【００３１】
例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの熱処理を行う熱処理装置７０や、ウェハＷを疎水化処理するアドヒージョン装置７１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置７２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置７０は、ウェハＷを載置して加熱する熱板と、ウェハＷを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。なお、熱処理装置７０、アドヒージョン装置７１及び周辺露光装置７２の数や配置は、任意に選択できる。
【００３２】
例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置９０、９１、９２が下から順に設けられている。
【００３３】
図２に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送装置１００が配置されている。
【００３４】
ウェハ搬送装置１００は、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。
【００３５】
ウェハ搬送装置１００は、例えば図３に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定の装置にウェハＷを搬送できる。
【００３６】
また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置１１０が設けられている。
【００３７】
シャトル搬送装置１１０は、例えばＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置１１０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置８２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置９２との間でウェハＷを搬送できる。
【００３８】
図２に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置１２０が設けられている。ウェハ搬送装置１２０は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１２０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
【００３９】
インターフェイスステーション３２には、ウェハ搬送装置１３０と受け渡し装置１３１が設けられている。ウェハ搬送装置１３０は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１３０は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置と受け渡し装置１３１にウェハＷを搬送できる。
【００４０】
第２の処理部１２は、図５に示すように第２の処理部１２に対するウェハＷの搬入出を行うカセットステーション２００と、ウェハＷの搬送を行う共通搬送部２０１と、ウェハＷに所定の処理を行うエッチング装置２０２、プラズマ成膜装置２０３、エッチング装置２０４、アッシング装置２０５とを有している。
【００４１】
カセットステーション２００は、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構２１０が内部に設けられた搬送室２１１を有している。ウェハ搬送機構２１０は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム２１０ａ、２１０ｂを有しており、これら搬送アーム２１０ａ、２１０ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。搬送室２１１の側方には、ウェハＷを複数枚並べて収容可能なカセットＣが載置されるカセット載置台２１２が備えられている。図示の例では、カセット載置台２１２には、カセットＣを複数、例えば３つ載置できるようになっている。
【００４２】
搬送室２１１と共通搬送部２０１は、真空引き可能な２つのロードロック装置２１３ａ、２１３ｂを介して互いに連結させられている。
【００４３】
共通搬送部２０１は、例えば上方からみて略多角形状（図示の例では六角形状）をなすように形成された密閉可能な構造の搬送室チャンバ２１４を有している。搬送室チャンバ２１４内には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構２１５が設けられている。ウェハ搬送機構２１５は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム２１５ａ、２１５ｂを有しており、これら搬送アーム２１５ａ、２１５bのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。
【００４４】
搬送室チャンバ２１４の外側には、エッチング装置２０２、プラズマ成膜装置２０３、エッチング装置２０４、アッシング装置２０５、ロードロック装置２１３ｂ、２１３ａが、搬送室チャンバ２１４の周囲を囲むように配置されている。エッチング装置２０２、プラズマ成膜装置２０３、エッチング装置２０４、アッシング装置２０５、ロードロック装置２１３ｂ、２１３ａは、平面視において時計回転方向においてこの順に並ぶように、また、搬送室チャンバ２１４の６つの側面部に対してそれぞれ対向するようにして配置されている。
【００４５】
なお、プラズマ成膜装置２０３の構成については後述において詳しく説明する。また、その他の処理装置であるエッチング装置２０２、２０４、アッシング装置２０５については、一般的な装置を用いればよく、その構成の説明は省略する。
【００４６】
次に、上述したプラズマ成膜装置２０３の構成について説明する。なお、本実施の形態のプラズマ成膜装置２０３は、ＲＬＳＡ（ラジアルラインスロットアンテナ）を用いてプラズマを発生させるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｏｔｉｏｎ）装置である。
【００４７】
プラズマ成膜装置２０３は、図６に示すように例えば上面が開口した有底円筒状の処理容器２３０を備えている。処理容器２３０は、例えばアルミニウム合金により形成されている。また処理容器２３０は、接地されている。処理容器２３０の底部のほぼ中央部には、例えばウェハＷを載置するための載置台２３１が設けられている。
【００４８】
載置台２３１には、例えば電極板２３２が内蔵されており、電極板２３２は、処理容器２３０の外部に設けられた直流電源２３３に接続されている。この直流電源２３３により載置台２３１の表面に静電気力を生じさせて、ウェハＷを載置台２３１上に静電吸着することができる。なお、電極板２３２は、例えば図示しないバイアス用高周波電源に接続されていてもよい。
【００４９】
処理容器２３０の上部開口には、例えば気密性を確保するためのＯリングなどのシール材２４０を介して、誘電体窓２４１が設けられている。この誘電体窓２４１によって処理容器２３０内が閉鎖されている。誘電体窓２４１の上部には、プラズマ生成用のマイクロ波を供給するラジアルラインスロットアンテナ２４２が設けられている。なお、誘電体窓２４１には例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が用いられる。かかる場合、誘電体窓２４１は、ドライクリーニングで用いられる三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスに耐性を有する。また、さらに三フッ化窒素ガスに対する耐性を向上させるため、誘電体窓２４１のアルミナの表面にイットリア（Ｙ２Ｏ３）を被覆してもよい。
【００５０】
ラジアルラインスロットアンテナ２４２は、下面が開口した略円筒状のアンテナ本体２５０を備えている。アンテナ本体２５０の下面の開口部には、多数のスロットが形成された円盤状のスロット板２５１が設けられている。アンテナ本体２５０内のスロット板２５１の上部には、低損失誘電体材料により形成された誘電体板２５２が設けられている。アンテナ本体２５０の上面には、マイクロ波発振装置２５３に通じる同軸導波管２５４が接続されている。マイクロ波発振装置２５３は、処理容器２３０の外部に設置されており、ラジアルラインスロットアンテナ２４２に対し、所定周波数、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振できる。かかる構成により、マイクロ波発振装置２５３から発振されたマイクロ波は、ラジアルラインスロットアンテナ２４２内に伝搬され、誘電体板２５２で圧縮され短波長化された後、スロット板２５１で円偏波を発生させ、誘電体窓２４１から処理容器２３０内に向けて放射される。
【００５１】
処理容器２３０内の載置台２３１とラジアルラインスロットアンテナ２４２との間には、例えば略平板形状の原料ガス供給構造体２６０が設けられている。原料ガス供給構造体２６０は、外形が平面から見て少なくともウェハＷの直径よりも大きい円形状に形成されている。この原料ガス供給構造体２６０によって、処理容器２３０内は、ラジアルラインスロットアンテナ２４２側のプラズマ生成領域Ｒ１と、載置台２３１側の原料ガス解離領域Ｒ２とに区画されている。なお、原料ガス供給構造体２６０には例えばアルミナが用いられる。かかる場合、原料ガス供給構造体２６０は、ドライクリーニングで用いられる三フッ化窒素ガスに耐性を有する。また、さらに三フッ化窒素ガスに対する耐性を向上させるため、原料ガス供給構造体２６０のアルミナの表面にイットリアを被覆してもよい。
【００５２】
原料ガス供給構造体２６０は、図７に示すように同一平面上で略格子状に配置された一続きの原料ガス供給管２６１により構成されている。原料ガス供給管２６１は、軸方向から見て縦断面が方形に形成されている。原料ガス供給管２６１同士の隙間には、多数の開口部２６２が形成されている。原料ガス供給構造体２６０の上側のプラズマ生成領域Ｒ１で生成されたプラズマとラジカルは、この開口部２６２を通過して載置台２３１側の原料ガス解離領域Ｒ２に進入できる。
【００５３】
原料ガス供給構造体２６０の原料ガス供給管２６１の下面には、図６に示すように多数の原料ガス供給口２６３が形成されている。これらの原料ガス供給口２６３は、原料ガス供給構造体２６０面内において均等に配置されている。原料ガス供給管２６１には、処理容器２３０の外部に設置された原料ガス供給源２６４に連通するガス管２６５が接続されている。原料ガス供給源２６４には、例えば原料ガスとして、シラン（ＳｉＨ４）ガスと水素（Ｈ２）ガスが個別に封入されている。ガス管２６５には、バルブ２６６、マスフローコントローラ２６７が設けられている。かかる構成によって、原料ガス供給源２６４からガス管２６５を通じて原料ガス供給管２６１に所定流量のシランガスと水素ガスがそれぞれ導入される。そして、これらシランガスと水素ガスは、各原料ガス供給口２６３から下方の原料ガス解離領域Ｒ２に向けて供給される。
【００５４】
プラズマ生成領域Ｒ１の外周面を覆う処理容器２３０の内周面には、プラズマの原料となるプラズマ励起用ガスを供給する第１のプラズマ励起用ガス供給口２７０が形成されている。第１のプラズマ励起用ガス供給口２７０は、例えば処理容器２３０の内周面に沿って複数箇所に形成されている。第１のプラズマ励起用ガス供給口２７０には、例えば処理容器２３０の側壁部を貫通し、処理容器２３０の外部に設置された第１のプラズマ励起用ガス供給源２７１に通じる第１のプラズマ励起用ガス供給管２７２が接続されている。第１のプラズマ励起用ガス供給管２７２には、バルブ２７３、マスフローコントローラ２７４が設けられている。かかる構成によって、処理容器２３０内のプラズマ生成領域Ｒ１内には、側方から所定流量のプラズマ励起用ガスを供給することができる。本実施の形態においては、第１のプラズマ励起用ガス供給源２７１に、プラズマ励起用ガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスが封入されている。
【００５５】
原料ガス供給構造体２６０の上面には、例えば当該原料ガス供給構造体２６０と同様の構成を有する略平板形状のプラズマ励起用ガス供給構造体２８０が積層され配置されている。プラズマ励起用ガス供給構造体２８０は、図８に示すように格子状に配置された第２のプラズマ励起用ガス供給管２８１により構成されている。なお、プラズマ励起用ガス供給構造体２８０には例えばアルミナが用いられる。かかる場合、プラズマ励起用ガス供給構造体２８０は、ドライクリーニングで用いられる三フッ化窒素ガスに耐性を有する。また、さらに三フッ化窒素ガスに対する耐性を向上させるため、プラズマ励起用ガス供給構造体２８０のアルミナの表面にイットリアを被覆してもよい。
【００５６】
第２のプラズマ励起用ガス供給管２８１の上面には、図６に示すように複数の第２のプラズマ励起用ガス供給口２８２が形成されている。これらの複数の第２のプラズマ励起用ガス供給口２８２は、プラズマ励起用ガス供給構造体２８０面内において均等に配置されている。これにより、プラズマ生成領域Ｒ１に対し下側から上方に向けてプラズマ励起用ガスを供給できる。なお、本実施の形態では、このプラズマ励起用ガスは例えばアルゴンガスである。また、アルゴンガスに加えて、原料ガスである窒素（Ｎ２）ガスもプラズマ励起用ガス供給構造体２８０からプラズマ生成領域Ｒ１に対して供給される。
【００５７】
格子状の第２のプラズマ励起用ガス供給管２８１同士の隙間には、開口部２８３が形成されており、プラズマ生成領域Ｒ１で生成されたプラズマとラジカルは、プラズマ励起用ガス供給構造体２８０と原料ガス供給構造体２６０を通過して下方の原料ガス解離領域Ｒ２に進入できる。
【００５８】
第２のプラズマ励起用ガス供給管２８１には、処理容器２３０の外部に設置された第２のプラズマ励起用ガス供給源２８４に連通するガス管２８５が接続されている。第２のプラズマ励起用ガス供給源２８４には、例えばプラズマ励起用ガスであるアルゴンガスと原料ガスである窒素ガスが個別に封入されている。ガス管２８５には、バルブ２８６、マスフローコントローラ２８７が設けられている。かかる構成によって、第２のプラズマ励起用ガス供給口２８２からプラズマ生成領域Ｒ１に対し、所定流量の窒素ガスとアルゴンガスをそれぞれ供給できる。
【００５９】
なお、上述した原料ガスとプラズマ励起用ガスが本発明の処理ガスを構成している。
【００６０】
処理容器２３０の底部の載置台２３１を挟んだ両側には、処理容器２３０内の雰囲気を排気するための排気口２９０が設けられている。排気口２９０には、ターボ分子ポンプなどの排気装置２９１に通じる排気管２９２が接続されている。この排気口２９０からの排気により、処理容器２３０内を所定の圧力、例えば後述するように２０Ｐａ〜４０Ｐａに維持できる。
【００６１】
以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御装置３００が設けられている。制御装置３００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハ処理を実行するプログラムが格納されている。なお、このプログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置３００にインストールされたものであってもよい。
【００６２】
次に、以上のように構成された基板処理システム１で行われるウェハ処理について説明する。図９は、ウェハ処理の主な工程を示すフローチャートである。図１０は、ウェハ処理の各工程におけるウェハＷの状態を模式的に示している。なお、図１０（ａ）に示すように基板処理システム１で処理されるウェハＷ上には、予め被処理膜４００が形成されている。被処理膜４００は、上述したように例えばポリシリコン膜である。
【００６３】
先ず、ウェハＷは、第１の処理部１１の塗布現像処理装置２０に搬送される。塗布現像処理装置２０では、ウェハ搬送装置５１によって、カセット載置台４０上のカセットＣ内からウェハＷが一枚取り出され、処理ステーション３１の第３のブロックＧ３の例えば受け渡し装置８３に搬送される。
【００６４】
次に、ウェハＷはウェハ搬送装置１００によって第２のブロックＧ２の熱処理装置７０に搬送され、温度調節される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第１のブロックＧ１の反射防止膜形成装置６１に搬送され、図１０（ａ）に示すようにウェハＷ上に反射防止膜４０１が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置７０に搬送され、加熱され、温度調節され、その後第３のブロックＧ３の受け渡し装置８３に戻される。
【００６５】
次に、ウェハＷはウェハ搬送装置１２０によって同じ第３のブロックＧ３の受け渡し装置８４に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第２のブロックＧ２のアドヒージョン装置７１に搬送され、アドヒージョン処理される。
【００６６】
その後、ウェハＷはウェハ搬送装置１００によってレジスト塗布装置６２に搬送され、回転中のウェハＷ上にレジスト液を塗布し、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。その後、ウェハＷはウェハ搬送装置１００によって熱処理装置７０に搬送されて、プリベーク処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置８５に搬送される。
【００６７】
次に、ウェハＷはウェハ搬送装置１００によって周辺露光装置７２に搬送され、ウェハＷの外周部が露光処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置８６に搬送される。
【００６８】
次に、ウェハＷはウェハ搬送装置１２０によって受け渡し装置８２に搬送され、シャトル搬送装置１１０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置９２に搬送される。
【００６９】
その後、ウェハＷはインターフェイスステーション３２のウェハ搬送装置１３０によって露光装置２１に搬送され、露光処理される。
【００７０】
次に、ウェハＷはウェハ搬送装置１３０によって露光装置２１から第４のブロックＧ４の受け渡し装置９０に搬送される。その後、ウェハＷはウェハ搬送装置１００によって第２のブロックＧ２の熱処理装置７０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後、ウェハＷはウェハ搬送装置１００によって現像装置６０に搬送され、現像される。現像終了後、ウェハＷはウェハ搬送装置１００によって熱処理装置７０に搬送され、ポストベーク処理される。
【００７１】
その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置８０に搬送され、その後カセットステーション３０のウェハ搬送装置５１によって所定のカセット載置部４１のカセットＣに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。そして、図１０（ａ）に示すようにウェハＷ上にレジストパターン４０２が形成される（図９の工程Ｓ１）。
【００７２】
第１の処理部１１においてウェハＷ上にレジストパターン４０２が形成されると、当該ウェハＷを収納したカセットＣは、塗布現像処理装置２０から搬出され、次に第２の処理部１２に搬送される。
【００７３】
第２の処理部１２では、先ず、ウェハ搬送機構２１０によって、カセット載置台２１２上のカセットＣから１枚のウェハＷが取り出され、ロードロック装置２１３ａ内に搬送される。ロードロック装置２１３ａ内にウェハＷが搬送されると、ロードロック装置２１３ａ内が密閉され、減圧される。その後、ロードロック装置２１３ａ内と大気圧に対して減圧された状態（例えば略真空状態）の搬送室チャンバ２１４内とが連通させられる。そして、ウェハ搬送機構２１５によって、ウェハＷがロードロック装置２１３ａから搬出され、搬送室チャンバ２１４内に搬送される。
【００７４】
搬送室チャンバ２１４内に搬送されたウェハＷは、次にウェハ搬送機構２１５によってエッチング装置２０２に搬送される。エッチング装置２０２では、図１０（ｂ）に示すようにウェハＷ上のレジストパターン４０２がトリミングされ、その線幅が細くされる（図９の工程Ｓ２）。また、同時にトリミングされたレジストパターン４０２をマスクとして、ウェハＷ上の反射防止膜４０１がエッチングされる。そして、被処理膜４００上に反射防止膜４０１のパターン４０３（以下、「反射防止膜パターン４０３」という場合がある。）が形成される（図９の工程Ｓ３）。なお、このレジストパターン４０２のトリミングと反射防止膜４０１のエッチングは、例えば酸素プラズマ等を用いたプラズマエッチングによって行うことができる。また、これらレジストパターン４０２と反射防止膜パターン４０３が本発明の有機膜のパターンを構成している。
【００７５】
その後、ウェハＷはウェハ搬送機構２１５によって搬送室チャンバ２１４内に戻され、続いてプラズマ成膜装置２０３に搬送される。プラズマ成膜装置２０３では、例えばＣＶＤ法によって、図１０（ｃ）に示すようにレジストパターン４０２上にシリコン窒化膜４０４が成膜される（図９の工程Ｓ４）。なお、このプラズマ成膜装置２０３におけるシリコン窒化膜４０４の成膜方法については、後述において詳しく説明する。
【００７６】
その後、ウェハＷはウェハ搬送機構２１５によって搬送室チャンバ２１４内に戻され、続いてエッチング装置２０４に搬送される。エッチング装置２０４では、図１０（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜４０４がレジストパターン４０２及び反射防止膜パターン４０３の側壁部にのみ残るように、当該シリコン窒化膜４０４をエッチングする（図１０の工程Ｓ５）。なお、このエッチングは、例えばＣＦ4、Ｃ4Ｆ8、ＣＨＦ3、ＣＨ3Ｆ、ＣＨ2Ｆ2等のＣＦ系ガスと、Ａｒガス等の混合ガス、又はこの混合ガスに必要に応じて酸素を添加したガス等を用いて行われる。
【００７７】
その後、ウェハＷはウェハ搬送機構２１５によって搬送室チャンバ２１４内に戻され、続いてアッシング装置２０５に搬送される。アッシング装置２０５では、例えば酸素プラズマ等を用いたアッシング等により、図１４（ｄ）に示すようにレジストパターン４０２と反射防止膜パターン４０３を除去する。そして、被処理膜４００上にシリコン窒化膜４０４のパターン４０５（以下、「シリコン窒化膜パターン４０５」という場合がある。）が形成される（図９の工程Ｓ６）。
【００７８】
その後、ウェハＷはウェハ搬送機構２１５によって搬送室チャンバ２１４内に戻され、続いてロードロック室２１３ｂ内に搬送される。その後、ウェハＷはウェハ搬送機構２１０によって所定のカセットＣに収納される。その後、ウェハＷを収納したカセットＣが第２の処理部１２から搬出されて一連のウェハ処理が終了する。
【００７９】
次に、上述した工程Ｓ４において、プラズマ成膜装置２０３で行われるリコン窒化膜４０４の成膜方法について説明する。
【００８０】
先ず、例えばプラズマ成膜装置２０３の立ち上げ時に、第１のプラズマ励起用ガス供給口２７０から供給されるアルゴンガスの供給流量と第２のプラズマ励起用ガス供給口２８２から供給されるアルゴンガスの供給流量が、プラズマ生成領域Ｒ１内に供給されるアルゴンガスの濃度が均一になるように調整される。この供給流量調整では、例えば排気装置２９１を稼動させ、処理容器２３０内に実際の成膜処理時と同じような気流を形成した状態で、各プラズマ励起用ガス供給口２７０、２８２から適当な供給流量に設定されたアルゴンガスが供給される。そして、その供給流量設定で、実際に試験用のウェハに成膜が施され、その成膜がウェハ面内で均一に行われたか否かが検査される。プラズマ生成領域Ｒ１内のアルゴンガスの濃度が均一の場合に、ウェハ面内の成膜が均一に行われるので、検査の結果、成膜がウェハ面内において均一に行われていない場合には、各アルゴンガスの供給流量の設定が変更され、再度試験用のウェハに成膜が施される。これを繰り返して、成膜がウェハ面内において均一に行われプラズマ生成領域Ｒ１内のアルゴンガスの濃度が均一になるように、各プラズマ励起用ガス供給口２７０、２８２からの供給流量が設定される。
【００８１】
上述したように各プラズマ励起用ガス供給口２７０、２８２の供給流量が設定された後、プラズマ成膜装置２０３におけるウェハＷの成膜処理が開始される。先ず、ウェハＷが処理容器２３０内に搬送され、載置台２３１上に吸着保持される。このとき、ウェハＷの温度は１００℃以下、例えば５０℃〜１００℃に維持される。続いて、排気装置２９１により処理容器２３０内の排気が開始され、処理容器２３０内の圧力が所定の圧力、例えば２０Ｐａ〜４０Ｐａに減圧され、その状態が維持される。
【００８２】
ここで、発明者らが鋭意検討した結果、処理容器２３０内の圧力が２０Ｐａより低いとイオンのエネルギーが大きくなって、ウェハＷ上にシリコン窒化膜を適切に成膜することができないおそれがあることが分かった。このため、上述のように処理容器２３０内の圧力を２０Ｐａ〜４０Ｐａに維持した。
【００８３】
処理容器２３０内が減圧されると、プラズマ生成領域Ｒ１内に、側方の第１のプラズマ励起用ガス供給口２７０からアルゴンガスが供給されると共に、下方の第２のプラズマ励起用ガス供給口２８２から窒素ガスとアルゴンガスが供給される。このとき、プラズマ生成領域Ｒ１内のアルゴンガスの濃度は、プラズマ生成領域Ｒ１内において均等に維持される。また、窒素ガスは例えば６４ｓｃｃｍの流量で供給される。ラジアルラインスロットアンテナ２４２からは、直下のプラズマ生成領域Ｒ１に向けて、例えば２．４５ＧＨｚの周波数で２．５ｋＷ〜３．０ｋＷのパワーのマイクロ波が放射される。このマイクロ波の放射によって、プラズマ生成領域Ｒ１内においてアルゴンガスがプラズマ化され、窒素ガスがラジカル化（或いはイオン化）する。なお、このとき、下方に進行するマイクロ波は、プラズマ励起用ガス供給構造体２８０で反射し、プラズマ生成領域Ｒ１内に留まる。この結果、プラズマ生成領域Ｒ１内には、高密度のプラズマが生成される。
【００８４】
プラズマ生成領域Ｒ１内で生成されたプラズマとラジカルは、プラズマ励起用ガス供給構造体２８０と原料ガス供給構造体２６０を通過して下方の原料ガス解離領域Ｒ２内に進入する。原料ガス解離領域Ｒ２には、原料ガス供給構造体２６０の各原料ガス供給口２６３からシランガスと水素ガスが供給されている。このとき、シランガスは例えば１８ｓｃｃｍの流量で供給され、水素ガスは例えば２１ｓｃｃｍの流量で供給される。なお、この水素ガスの供給流量は、後述するようにシリコン窒化膜４０４の膜特性に応じて設定される。シランガスと水素ガスは、それぞれ上方から進入したプラズマ粒子により解離される。そして、これらのラジカルとプラズマ生成領域Ｒ１から供給された窒素ガスのラジカルによって、ウェハＷ上にシリコン窒化膜４０４が堆積する。
【００８５】
その後、シリコン窒化膜４０４の成膜が進んで、ウェハＷ上に所定厚さのシリコン窒化膜４０４が形成されると、マイクロ波の放射や、処理ガスの供給が停止される。その後、ウェハＷは処理容器２３０から搬出されて一連のプラズマ成膜処理が終了する。こうして、ウェハＷ上に１００ＭＰａ以下の低ストレスのシリコン窒化膜４０４が成膜される。
【００８６】
ここで、発明者らが鋭意検討した結果、上述のプラズマ成膜処理によってウェハＷ上にシリコン窒化膜４０４を成膜する際、シランガス、窒素ガス及び水素ガスを含む処理ガスを用いると、シリコン窒化膜４０４の膜特性が向上することが分かった。
【００８７】
図１１は、上記実施の形態のプラズマ成膜方法を用いて、処理ガス中の水素ガスの供給流量を変動させた場合に、フッ酸に対するシリコン窒化膜４０４のウェットエッチングレートが変化する様子を示している。なお、このとき、シランガスの供給流量は１８ｓｃｃｍであって、水素ガスの供給流量は２１ｓｃｃｍであった。また、プラズマ成膜処理中、ウェハＷの温度は１００℃であった。
【００８８】
図１１を参照すると、シランガスと窒素ガスを含む処理ガス中にさらに水素ガスを添加することで、フッ酸に対するシリコン窒化膜４０４のウェットエッチングレートが低下することが分かった。したがって、処理ガス中の水素ガスによって、シリコン窒化膜４０４の緻密度が向上し、シリコン窒化膜４０４の膜質が向上する。また、シリコン窒化膜４０４のステップカバレッジも向上する。さらに、シリコン窒化膜４０４の屈折率が例えば２．０±０．１に向上することも分かった。しかも、水素ガスの供給流量の増加に伴い、フッ酸に対するシリコン窒化膜４０４のウェットエッチングレートは低下する。したがって、水素ガスの供給流量を制御することで、シリコン窒化膜４０４のウェットエッチングレートを制御することができ、シリコン窒化膜４０４の膜特性を制御することができる。
【００８９】
図１２は、上記実施の形態のプラズマ成膜方法を用いて、処理ガス中の水素ガスの供給流量を変動させた場合に、シリコン窒化膜４０４の膜ストレスが変化する様子を示している。なお、このとき、シランガスの供給流量は１８ｓｃｃｍであって、水素ガスの供給流量は２１ｓｃｃｍであった。また、プラズマ成膜処理中、ウェハＷの温度は１００℃であった。
【００９０】
図１２を参照すると、シランガスと窒素ガスを含む処理ガス中にさらに水素ガスを添加することで、シリコン窒化膜４０４の膜ストレスがマイナス側（圧縮側）に変化することが分かった。しかも、水素ガスの供給流量の増加に伴い、シリコン窒化膜４０４の膜ストレスが減少する。したがって、水素ガスの供給流量を制御することで、シリコン窒化膜４０４の膜ストレスを１００ＭＰａ以下に制御することができ、シリコン窒化膜４０４の膜特性を制御することができる。なお、シリコン窒化膜４０４の膜ストレスの下限値は特に限定されるものではなく、当該膜ストレスは０ＭＰａより大きく１００ＭＰａ以下であればよい。
【００９１】
以上のように、本実施の形態によれば、工程Ｓ４においてウェハＷの温度を１００℃以下の低温度に維持した状態でシリコン窒化膜４０４を形成しているので、レジストパターン４０２と反射防止膜パターン４０３がダメージを受けるのを回避できる。また、シリコン窒化膜４０４は１００ＭＰａ以下の低ストレスを有するので、工程Ｓ５において、レジストパターン４０２と反射防止膜パターン４０３が変形することがない。さらに、工程Ｓ６においてレジストパターン４０２と反射防止膜パターン４０３を除去した後もシリコン窒化膜４０４は所定の形状を維持している。したがって、ウェハＷ上の被処理膜４００をエッチングする際のマスクとなるシリコン窒化膜４０４を所定のパターンに適切に形成することができる。
【００９２】
また本実施の形態によれば、水素ガスの供給流量を制御することで、シリコン窒化膜４０４のウェットエッチングレートや膜ストレスなどの膜特性を制御することができる。
【００９３】
さらに本実施の形態では、ラジアルラインスロットアンテナ２４２から放射されるマイクロ波を用いてプラズマを生成している。ここで、発明者らが鋭意検討した結果、処理ガスがシランガス、窒素ガス及び水素ガスを含む場合、例えば図１３に示すようにマイクロ波のパワーとシリコン窒化膜４０４の膜ストレスとは、略比例関係にあることが分かった。したがって、本実施の形態によれば、マイクロ波のパワーを制御することによっても、シリコン窒化膜４０４の膜ストレスを制御することができる。
【００９４】
ここで、従来、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｏｔｉｏｎ）法を用いてバッチ式にシリコン窒化膜４０４の成膜処理が行われる場合があった。このＡＬＤ法を本実施の形態の基板処理システム１に適用した場合、ウェハＷ上にシリコン窒化膜４０４を成膜するにあたり、当該ウェハＷを一旦基板処理システム１から搬出する必要がある。このため、ウェハ処理のスループットが低下する。これに対して、本実施の形態では、プラズマ成膜装置２０３が基板処理システム１の第２の処理部１２内に配置され、当該プラズマ成膜装置２０３ではＣＶＤ法を用いて枚葉式に成膜処理が行われる。したがって、本実施の形態によれば、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。
【００９５】
以上の実施の形態のプラズマ成膜装置２０３では、原料ガス供給構造体２６０からシランガスと水素ガスを供給し、プラズマ励起用ガス供給構造体２８０から窒素ガスとアルゴンガスを供給していたが、水素ガスはプラズマ励起用ガス供給構造体２８０から供給されてもよい。あるいは、水素ガスは原料ガス供給構造体２６０とプラズマ励起用ガス供給構造体２８０の両方から供給されてもよい。いずれの場合でも、上述したように水素ガスの供給流量を制御することによって、シリコン窒化膜４０４の膜特性を制御することができる。
【００９６】
なお以上の実施の形態では、シリコン窒化膜４０４の膜ストレスを制御する際、処理ガス中の水素ガスの供給流量を制御していたが、膜ストレスの制御方法は本実施の形態に限定されない。発明者らが鋭意検討した結果、例えばシランガスの供給流量と窒素ガスの供給流量との比率を制御することにより、シリコン窒化膜４０４の膜ストレスを制御できる。
【００９７】
また以上の実施の形態では、処理ガスは窒素ガスを含んでいたが、窒素原子を有するガスであればこれに限定されない。例えば処理ガスはアンモニア（ＮＨ３）ガスを含んでいてもよい。
【００９８】
また以上の実施の形態のプラズマ成膜装置２０３では、ラジアルラインスロットアンテナ２４２からのマイクロ波によってプラズマを生成していたが、当該プラズマの生成は本実施の形態に限定されない。プラズマとしては、例えばＣＣＰ（容量結合プラズマ）、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）、ＥＣＲＰ（電子サイクロトロン共鳴プラズマ）、ＨＷＰ（ヘリコン波励起プラズマ）等を用いてもよい。いずれの場合でも、シリコン窒化膜４０４の成膜はウェハＷの温度が１００℃以下の低温度環境下で行われるため、高密度のプラズマを用いるのが好ましい。
【００９９】
また以上の実施の形態では、被処理膜４００をエッチングする際のマスクとしてシリコン窒化膜４０４を用いたが、例えばシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を用いてもよい。かかる場合、処理ガスには、上述したシランガス、窒素ガス及び水素ガスに加えて、酸素ガスも添加される。そして、発明者らが鋭意検討した結果、シリコン酸窒化膜に対して本発明を適用しても上述した効果を享受できることが確認されている。
【０１００】
また以上の実施の形態では、被処理膜４００としてポリシリコン膜を用いた場合について説明したが、例えば被処理膜４００としてアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、ＴＥＯＳ膜など他の膜を用いることもできる。シリコン窒化膜４０４は、従来用いられていたシリコン酸化膜に比べて、被処理膜４００に対する選択比が高い。したがって、シリコン窒化膜４０４をマスクとして用いた場合、エッチングできる被処理膜４００の適用範囲が広くなる。
【０１０１】
また以上の実施の形態では、工程Ｓ６においてレジストパターン４０２と反射防止膜パターン４０３を除去していたが、工程Ｓ３の後、レジストパターン４０２を除去してもよい。すなわち、図１４（ａ）に示すようにウェハＷ上にレジストパターン４０２を形成した後（図９の工程Ｓ１）、レジストパターン４０２をトリミングすると共に（図９の工程Ｓ２）、反射防止膜４０１をエッチングする（図９の工程Ｓ３）。その後、図１４（ｂ）に示すようにレジストパターン４０２を除去して、ウェハＷの被処理膜４００上に有機膜のパターンとしての反射防止膜パターン４０３を形成する。その後、図１４（ｃ）に示すように反射防止膜パターン４０３上にシリコン窒化膜４０４を成膜した後（図９の工程Ｓ４）、図１４（ｄ）に示すように当該シリコン膜４０４をエッチングし（図９の工程Ｓ５）、反射防止膜パターン４０３を除去する（図９の工程Ｓ６）。本実施の形態においても、被処理膜４００上にシリコン窒化膜パターン４０５を適切に形成することができる。なお、これら工程Ｓ１〜Ｓ６は上記実施の形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
【０１０２】
以上の実施の形態において、工程Ｓ６の後、シリコン窒化膜パターン４０５の寸法を測定してもよい。かかる場合、例えば図１５に示すように第２の処理部１２に寸法測定装置５００が配置される。寸法測定装置５００は、例えば共通搬送部２０１の搬送室チャンバ２１４の外側に配置され、平面視において時計回転方向においてアッシング装置２０５の次に配置されている。図示の例においては、第２の処理部１２には後述するエッチング装置５１０も配置されている。なお、寸法測定装置５００の配置は本実施の形態に限定されず、寸法測定装置５００は任意の位置に配置できる。例えば寸法測定装置５００を搬送室２１１に隣接して配置してもよい。かかる場合、寸法測定装置５００では、大気雰囲気中でシリコン窒化膜パターン４０５の寸法が測定される。
【０１０３】
寸法測定装置５００では、例えばスキャトロメトリ（Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）法を用いてシリコン窒化膜パターン４０５の寸法を測定する。スキャトロメトリ法は、測定対象のウェハＷ上のシリコン窒化膜パターン４０５に光を照射することで検出されるウェハ面内の光強度分布と、予め記憶されている仮想の光強度分布とをマッチングし、光強度分布が適合した仮想のシリコン窒化膜パターンの寸法を実際のシリコン窒化膜パターン４０５の寸法と推定する方法である。なお、本実施の形態においては、シリコン窒化膜パターン４０５の寸法として、例えばシリコン窒化膜パターン４０５の線幅が測定されるが、シリコン窒化膜パターン４０５の高さ等の他の寸法を測定してもよい。
【０１０４】
かかる場合、工程Ｓ６においてシリコン窒化膜パターン４０５が成膜されたウェハＷは、ウェハ搬送機構２１５によって寸法測定装置５００に搬送される。寸法測定装置５００では、上述したスキャトロメトリ法によってシリコン窒化膜パターン４０５の線幅が測定される。
【０１０５】
寸法測定装置５００の測定結果は、例えば制御装置３００に出力される。制御装置３００では、測定されたシリコン窒化膜パターン４０５の線幅が所望の線幅になっていない場合に、当該測定結果に基づいて、例えばプラズマ成膜装置２０３における成膜処理の処理条件を補正する。具体的には、例えば窒素ガスの供給流量、処理中のウェハＷの温度、処理容器２３０内の圧力などが補正される。こうしてプラズマ成膜装置２０３の処理条件がフィードバック制御され、補正後の処理条件で後続のウェハＷが処理される。したがって、ウェハＷ上に所定の線幅のシリコン窒化膜パターン４０５を形成することができる。また、製品である半導体装置の歩留まりを向上させることもできる。
【０１０６】
なお、以上の実施の形態では、寸法測定装置５００におけるシリコン窒化膜パターン４０５の寸法の測定結果に基づいて、プラズマ成膜装置２０３の処理条件を補正していたが、その他のエッチング装置２０２、２０４やアッシング装置２０５、第１の処理部１１における各処理装置の処理条件を補正してもよい。
【０１０７】
また、以上の実施の形態では、寸法測定装置５００において、シリコン窒化膜のパターン４０５の寸法を測定していたが、工程Ｓ２でトリミング後のレジストパターン４０２の寸法（又は工程Ｓ３でエッチングされた反射防止膜パターン４０３の寸法）を測定してもよい。なお、本実施の形態では、レジストパターン４０２の寸法として、例えばレジストパターン４０２の線幅が測定されるが、レジストパターン４０２の高さ等の他の寸法を測定してもよい。
【０１０８】
そして、寸法測定装置５００においてレジストパターン４０２の線幅を測定した後、当該測定結果に基づいて、制御装置３００においてエッチング装置２０２や第１の処理部１１における各処理装置の処理条件を補正する。かかる場合においても、これらの処理条件がフィードバック制御されるので、補正後の処理条件で後続のウェハＷを適切に処理することができる。なお、寸法測定装置５００におけるレジストパターン４０２の測定方法については、上記実施の形態におけるシリコン窒化膜パターン４０５の寸法の測定方法と同様であるので説明を省略する。
【０１０９】
以上の実施の形態で説明したように、ウェハＷの被処理膜４００上にシリコン窒化膜パターン４０５が成膜されると、その後、当該シリコン窒化膜パターン４０５をマスクとして被処理膜４００がエッチングされる。
【０１１０】
かかる場合、被処理膜４００のエッチングは、例えば図１５に示すようにエッチング装置５１０で行われる。エッチング装置５１０は、例えば基板処理システム１の第２の処理部１２に配置される。具体的には、エッチング装置５１０は、例えば共通搬送部２０１の搬送室チャンバ２１４の外側に配置され、平面視において時計回転方向において寸法測定装置５００の次に配置されている。なお、エッチング装置５１０には、一般的な装置を用いればよく、その構成の説明は省略する。
【０１１１】
そして、工程Ｓ６においてシリコン窒化膜パターン４０５が成膜されたウェハＷは、ウェハ搬送機構２１５によってエッチング装置５１０に搬送される。エッチング装置５１０では、シリコン窒化膜パターン４０５をマスクとして被処理膜４００をエッチングし、図１６に示すようにウェハＷ上に被処理膜４００のパターン５２０（以下、「被処理膜パターン５２０」という場合がある。）が形成される。このエッチングは、例えばＨＢｒガス等を用いて行われる。こうして、半導体装置が製造される。
【０１１２】
本実施の形態によれば、ウェハＷ上にシリコン窒化膜パターン４０５が適切に形成されるので、ウェハＷ上に被処理膜パターン５２０も適切に形成することができる。したがって、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【０１１３】
なお、本実施の形態では、エッチング装置５１０は、基板処理システム１内に配置されたが、基板処理システム１外に配置されていてもよい。
【０１１４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板が半導体ウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用のガラス基板、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
【符号の説明】
【０１１５】
１    基板処理システム
１１  第１の処理部
１２  第２の処理部
２０  塗布現像処理装置
２１  露光装置
２０２  エッチング装置
２０３  プラズマ成膜装置
２０４  エッチング装置
２０５  アッシング装置
２４２  ラジアルラインスロットアンテナ
２６０  原料ガス供給構造体
２６３  原料ガス供給口
２７０  第１のプラズマ励起用ガス供給口
２８０  プラズマ励起用ガス供給構造体
２８２  第２のプラズマ励起用ガス供給口
２９０  排気口
３００  制御装置
４００  被処理膜
４０１  反射防止膜
４０２  レジストパターン
４０３  反射防止膜パターン
４０４  シリコン窒化膜
４０５  シリコン窒化膜パターン
５００  寸法測定装置
５１０  エッチング装置
５２０  被処理膜のパターン
Ｒ１  プラズマ生成領域
Ｒ２  原料ガス解離領域
Ｗ    ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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