(57)【要約】【課題】エッチング形状に偶奇差が生じることを防止することを提供する。【解決手段】被エッチング対象膜の上のフォトレジストのパターンの側壁に形成されたシリコン含有膜の間の凹部に有機膜を埋め込む工程と、前記有機膜と前記シリコン含有膜とを、選択比が概ね１：１になる条件にてエッチング若しくはスパッタリングする工程と、を有する基板処理方法が提供される。【選択図】図４
2019204815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング対象膜の上のフォトレジストのパターンの側壁に形成されたシリコン含有膜の間の凹部に有機膜を埋め込む工程と、
前記有機膜と前記シリコン含有膜とを、選択比が概ね１：１になる条件にてエッチング若しくはスパッタリングする工程と、
を有する基板処理方法。
【請求項２】
前記有機膜を埋め込む工程は、
前記被エッチング対象膜が形成された基板を真空の処理容器内の、−２０℃以下の極低温に冷却した載置台の上に設置する工程と、
前記処理容器の内部に低蒸気圧材料のガスを含むガスを供給する工程と、
供給した前記低蒸気圧材料のガスを含むガスからプラズマを生成し、該プラズマによって前記低蒸気圧材料から生成されるプリカーサを前記凹部に埋め込む工程と、を有する、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
基板を前記載置台の上に設置する工程は、
−２０℃以下であって−６０℃以上の極低温に冷却した載置台の上に設置する、
請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記有機膜を埋め込む工程は、
スピンオンコートにより有機材料を塗布することで前記有機膜を前記凹部に埋め込む、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記シリコン含有膜の上面が露出する直前又は前記シリコン含有膜の上面の一部が露出するまで前記有機膜をエッチングする工程を有し、
前記有機膜をエッチングする工程は、前記有機膜を埋め込む工程と、前記有機膜と前記シリコン含有膜とをエッチングする工程との間に実行する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記選択比が概ね１：１になる条件は、前記有機膜と前記シリコン含有膜とをＡｒとＣＦ４とＯ２のガスでエッチングする又はＣＦ４とＯ２とのガスでエッチングする条件を含む、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記選択比が概ね１：１になる条件は、前記有機膜と前記シリコン含有膜とを希ガスでスパッタリングする条件を含む、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記シリコン含有膜をエッチングして前記フォトレジストの側壁の前記シリコン含有膜の間に凹部を形成する工程と、前記シリコン含有膜の間に凹部に前記前記有機膜を埋め込む工程とは、同じ処理容器内で行われる、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記シリコン含有膜をエッチングして前記フォトレジストの側壁の前記シリコン含有膜の間に凹部を形成する工程と、前記シリコン含有膜の間に凹部に前記前記有機膜を埋め込む工程とは、異なる処理容器内で行われる、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
被エッチング対象膜の上のフォトレジストのパターンの上にシリコン含有膜を成膜する工程と、
前記シリコン含有膜をエッチングして前記フォトレジストの側壁の前記シリコン含有膜の間に凹部を形成する工程と、
前記シリコン含有膜の間の凹部に有機膜を埋め込む工程と、
前記有機膜と前記シリコン含有膜とを、選択比が概ね１：１になる条件にてエッチングする工程と、
前記有機膜を除去する工程と、を有し、
前記工程のすべては、同じ処理容器内で行われる、
基板処理方法。
【請求項１１】
処理容器と、
前記処理容器の内部にて基板を載置する載置台と、
制御部とを有する基板処理装置であって、
前記制御部は、
被エッチング対象膜の上のフォトレジストのパターンの側壁に形成されたシリコン含有膜の間の凹部に有機膜を埋め込む工程と、
前記有機膜と前記シリコン含有膜とを、選択比が概ね１：１になる条件にてエッチングする工程と、を制御する、
基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー工程では、形成するパターンの微細化に対応するため、種々の技術が開発されている。その一つとして、レジストパターンのピッチを１／２に縮小するＳＡＤＰ（Self-Aligned Double Patterning）や、１／４に縮小するＳＡＱＰ（self-aligned quadruple patterning）のセルフアラインドダブルパターニングが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、例えばＳｉＯ２膜やＳｉ３Ｎ４膜等を犠牲膜として使用し、一つのレジストパターンの両側側壁にマスクを形成して使用するＳＷＴ（Side Wall Transfer）を用いて、最初にフォトレジストを露光、現像して得られたレジストパターンよりも微細なピッチでパターニングを行うことも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０９９９８３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７８３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レジストパターンの側壁に残ったＳｉＯ２膜のパターンは、所謂カニヅメ状（上端部分の一方が湾曲した形状）であり、上面が平坦で無い形状となっている。このため、ＳｉＯ２膜のパターンをマスクとして被エッチング対象膜をエッチングすると、そのエッチング形状に所謂偶奇差が生じる。ここでの偶奇差とは、エッチング形状に広い部分と狭い部分とが一つおきに交互に生じることをいう。
【０００６】
本開示は、エッチング形状に偶奇差が生じることを防止することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一の態様によれば、被エッチング対象膜の上のフォトレジストのパターンの側壁に形成されたシリコン含有膜の間の凹部に有機膜を埋め込む工程と、前記有機膜と前記シリコン含有膜とを、選択比が概ね１：１になる条件にてエッチング若しくはスパッタリングする工程と、を有する基板処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
一の側面によれば、エッチング形状に偶奇差が生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す図。
【図２】従来のサイドウォールトランスファーの工程を説明するための図。
【図３】第１実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャート。
【図４】第１実施形態に係る基板処理方法の一例を示す図。
【図５】第１実施形態に係る有機膜の埋め込みの温度依存の実験の一例を示す図。
【図６】第２実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャート。
【図７】第２実施形態に係る基板処理方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示を実施するため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、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
[基板処理装置]
まず、一実施形態に係る基板処理装置１０について、図１を参照しながら説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は、一実施形態に係る基板処理装置１０の一例として、平行平板型の容量結合（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）プラズマ処理装置の簡略図を示す。
【００１２】
最初に、図１（ａ）に示す基板処理装置１０の構成について説明する。基板処理装置１０は、処理容器１１と、その内部に配置された載置台１２とを有する。処理容器１１は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる円筒形の真空容器であり、接地されている。載置台１２は、基台２７と、基台２７の上に配置された静電チャック１３とを有する。載置台１２は、絶縁性の保持部１４を介して処理容器１１の底部に配置されている。
【００１３】
載置台１２は、基台２７と静電チャック１３とを有する。基台２７は、アルミニウム等で形成されている。静電チャック１３は、アルミナ等の誘電体で形成され、ウェハＷを静電吸着力で保持するための機構を有する。静電チャック１３の外周側上部であって、ウェハＷの近傍には、ウェハＷの周囲を環状に囲むエッジリング１５が設けられている。
【００１４】
処理容器１１の側壁と載置台１２の側壁の間には、環状の排気路２３が形成され、排気装置２２に接続されている。排気装置２２は、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の真空ポンプから構成され、処理容器１１内の処理空間を所定の真空度まで減圧するとともに、処理容器１１内のガスを排気路２３及び排気口２４に導き、排気する。排気路２３には排気路の上部または入口には処理空間と排気空間とを分け、ガスの流れを制御するためのバッフル板２１が取り付けられている。
【００１５】
載置台１２には、第１の高周波電源１７と第２の高周波電源１８とが接続されている。第１の高周波電源１７は、例えば１００ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波ＨＦのパワーを載置台１２に印加する。第２の高周波電源１８は、例えば４０ＭＨｚのバイアス引き込み用の高周波ＬＦのパワーを載置台１２に印加する。これにより、載置台１２は下部電極としても機能する。
【００１６】
処理容器１１の天井部には、ガスシャワーヘッド１６が設けられている。ガスシャワーヘッド１６は接地電位の上部電極としても機能する。これにより、第１の高周波電源１７からのプラズマ生成用の高周波ＨＦのパワーが載置台１２とガスシャワーヘッド１６との間に容量的に印加される。
【００１７】
ガス供給源１９は、エッチング工程、成膜工程、アッシング工程等の各工程のプロセス条件に応じたガスを供給する。ガスは、ガス配管２０を介してガス導入口からガスシャワーヘッド１６内に入り、ガス拡散室２５を経て多数のガス通気孔２６から処理容器１１内にシャワー状に導入される。
【００１８】
図１（ｂ）に示す一実施形態に係る基板処理装置１０は、図１（ａ）に示す一実施形態に係る基板処理装置１０とほぼ同一構成を有し、第１の高周波電源１７の配置のみ異なる。つまり、図１（ｂ）の基板処理装置１０では、第１の高周波電源１７が、ガスシャワーヘッド１６に接続されている点が異なる。第１の高周波電源１７は、例えば６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波ＨＦのパワーを印加する。
【００１９】
制御部３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。制御部３０は、ＲＡＭなどに記憶されたレシピに設定された手順に従い、エッチングや成膜等のプロセスの制御や装置全体の制御を行う。
【００２０】
かかる構成の基板処理装置１０においてプラズマプロセスを行う際には、まず、ウェハＷが、搬送アーム上に保持された状態で、図示しないゲートバルブから処理容器１１内に搬入される。ウェハＷは、静電チャック１３上に載置される。ゲートバルブは、ウェハＷを搬入後に閉じられる。静電チャック１３の電極に直流電圧を印加することで、ウェハＷは、クーロン力によって静電チャック１３上に吸着及び保持される。
【００２１】
処理容器１１内の圧力は、排気装置２２により設定値に減圧され、処理容器１１の内部が真空状態に制御される。所定のガスがガスシャワーヘッド１６からシャワー状に処理容器１１内に導入される。高周波ＨＦ、ＬＦのパワーが載置台１２に印加される。
【００２２】
主に高周波ＨＦのパワーにより、導入されたガスからプラズマが生成され、プラズマの作用によりウェハＷにエッチングや成膜等の処理が実行される。全処理工程が終了後、ウェハＷは、搬送アーム上に保持され、処理容器１１の外部に搬出される。この処理を繰り返すことで連続してウェハＷが処理される。
【００２３】
[従来の基板処理方法]
次に、従来の基板処理方法の一例であるサイドウォールトランスファー（ＳＷＴ）の工程について、図２を参照して説明する。図２は、従来のサイドウォールトランスファーの一例を説明するための図である。
【００２４】
図２（ａ）に積層構造の一例を示すように、シリコン基板１００上には、被エッチング対象膜の一例であるポリシリコン膜１０１が成膜されている。ポリシリコン膜１０１の上には、フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト１０２のパターンが形成されている。以下の処理では、フォトレジスト１０２のパターンよりも微細なピッチでパターニングを行う。
【００２５】
かかる積層構造のフォトレジスト１０２の上に、図２（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）１０５を成膜する。次に、図２（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜１０５をエッチングし、シリコン酸化膜１０５がフォトレジスト１０２のパターンの側壁にのみ残った状態にする。
【００２６】
次に、図２（ｄ）に示すように、Ｏ２ガスから生成された酸素プラズマを用いたアッシング等により、フォトレジスト１０２のパターンを除去することで、側壁に残ったシリコン酸化膜１０５によるパターンを形成する。そして、図２（ｅ）及び（ｆ）に示すように、上記のシリコン酸化膜１０５によるパターンをマスクとして、下層のポリシリコン膜１０１をエッチングする。上記の手法により被エッチング対象膜の微細なパターンの形成が可能になる。
【００２７】
しかしながら、図２（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜１０５によるパターンは、所謂カニヅメ状（上端部分の一方が湾曲した形状）であり、上面が平坦で無い形状となっている。この上面の形状の相違から、Ｔで示すシリコン酸化膜１０５の間の凹部へ、イオンが入射可能な角度θｔが、Ｍで示すシリコン酸化膜１０５の間の凹部へ、イオンが入射可能な角度θｍよりも大きくなる。
【００２８】
この結果、図２（ｅ）に示すように、入射角度θｔが入射角度θｍよりも大きいＴの凹部のエッチングが、Ｍの凹部のエッチングよりも進む。これにより、図２（ｆ）に示すポリシリコン膜１０１のエッチング形状に、狭い部分（ＣＤ１）と広い部分（ＣＤ２）とが一つおきに交互に生じる。つまり、被エッチング対象膜のエッチング形状に、所謂偶奇差が生じる。
【００２９】
そこで、一実施形態に係る基板処理方法では、被エッチング対象膜のエッチング形状に偶奇差が生じることを防止することが可能なパターニング技術を提供する。以下では、Ｇａｐ  Ｆｉｌｌの埋め込み技術を用いた第１実施形態に係る基板処理方法について説明し、次に、ＳＯＣ（Spin On Court）の埋め込み技術を用いた第２実施形態に係る基板処理方法について説明する。
【００３０】
[第１実施形態に係る基板処理方法]
まず、第１実施形態に係る基板処理方法について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、第１実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャートである。図４は、第１実施形態に係る基板処理方法の一例を示す図である。図３の処理は、制御部３０により制御される。
【００３１】
第１実施形態及び第２実施形態において、前提となる膜の積層構造は、図２（ａ）に示す積層構造と同一である。つまり、シリコン基板１００上に被エッチング対象膜の一例であるポリシリコン膜１０１が成膜されている。ポリシリコン膜１０１の上にフォトレジスト１０２が形成されている。
【００３２】
（１）第１工程（シリコン酸化膜の成膜）
第１実施形態では、かかる積層構造の膜に対して、図３のステップＳ１０において、パターニングされたフォトレジスト１０２のパターンの上にシリコン酸化膜１０５を成膜する（第１工程）。図４（ａ）には、ポリシリコン膜１０１の上のフォトレジスト１０２のパターンの上にシリコン酸化膜１０５が成膜された状態が示されている。
【００３３】
シリコン酸化膜１０５の成膜には、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置のいずれを使用してもよいがフォトレジスト１０２のパターンの上にコンフォーマルに成膜されることが望ましい。例えば、ＡＬＤ装置を使用してシリコン酸化膜１０５を成膜する例を以下に示す。ＡＬＤ装置による成膜では、第１のガスのプラズマを生成→パージ→第２のガスのプラズマを生成→パージの４つの工程を繰り返すことでシリコン酸化膜１０５を成膜する。
【００３４】
第１のガスはハロゲン化ケイ素ガスとして、例えば、ＳｉＣｌ４ガスを含む。また、第１のガスは、Ａｒガス又はＨｅガスといった希ガスを更に含み得る。なお、第１のガスは、ハロゲン化ケイ素ガスとして、ＳｉＢｒ４ガス、ＳｉＦ４ガス、又はＳｉＨ２Ｃｌ４ガスを含んでもよい。
【００３５】
第１の高周波電源１７から高周波ＨＦのパワーが供給され、第１のガスのプラズマが生成されると、第１のガスに含まれるハロゲン化ケイ素の解離種といった反応前駆体（プリカーサ）が生成される。生成された前駆体はフォトレジスト１０２及びポリシリコン膜１０１の上に付着する。
【００３６】
第１のガスとして、ハロゲン化ケイ素の代わりにアミノシラン系ガス又はシリコンアルコキシド系ガスを用いてもよい。アミノシラン系ガスは、例えば、ＢＴＢＡＳ（Ｂｉｓｔｅｒｔｉａｒｙｂｕｔｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、ＢＤＭＡＳ（Ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）などのモノアミノシランを含み、シリコンアルコキシド系ガスは、例えばＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎ）を含む。
【００３７】
なお、第１のガスとして反応性の高いアミノシラン系ガスを用いた場合、ガス状態のままでもフォトレジスト１０２及びポリシリコン膜１０１の表面にて解離して反応前駆体（プリカーサ）を生成するため、第１の高周波電源１７から高周波ＨＦのパワーを供給して第１のガスのプラズマを生成する必要はない。
【００３８】
続いて処理容器１１内の空間がパージされ、第１のガスが排気される。パージガスとしては、窒素ガスといった不活性ガスを処理容器１１内に供給してもよい。即ち、不活性ガスを処理容器１１内に流すガスパージ又は真空引きによるパージの何れであってもよい。
【００３９】
次に、酸素ガスを含む第２のガスが供給される。第１の高周波電源１７から高周波ＨＦのパワーが供給され、第２のガスのプラズマが生成されると、酸素の活性種、例えば、酸素ラジカルが生成され、前駆体に含まれるシリコンが酸化される。これにより、ウェハＷ上にシリコン酸化膜１０５が形成される。
【００４０】
続いて処理容器１１内の空間がパージされ、第２のガスが排気される。上記４つの工程を繰り返すことで、図４（ａ）に示すようにシリコン酸化膜１０５がフォトレジスト１０２の上に成膜される。
【００４１】
以上ではＡＬＤ装置を使用した成膜工程を説明したが、これに限らない。第１工程は、ＡＬＤ装置を使用する替わりに基板処理装置１０を使用してＣＶＤによりシリコン酸化膜１０５を成膜してもよい。
【００４２】
なお、シリコン酸化膜１０５はフォトレジスト１０２の上に成膜するシリコン含有膜の一例である。シリコン含有膜としては、シリコン酸化膜に替えて、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、ＳｉＯＮ膜等を成膜してもよい。
【００４３】
また、被エッチング対象膜はポリシリコン膜１０１に限られず、単結晶シリコン膜、窒化シリコン膜、金属膜であってもよい。フォトレジスト１０２の上に窒化シリコン膜を成膜した場合、被エッチング対象膜としてポリシリコン膜１０１の替わりにシリコン酸化膜をエッチングすることが可能である。
【００４４】
（２）第２工程（シリコン酸化膜のエッチング）
図３に戻り、次に、ステップＳ１２において、フォトレジスト１０２のパターンの側壁にシリコン酸化膜１０５が残るようにシリコン酸化膜１０５をエッチングする（第２工程）。第２工程は、基板処理装置１０を使用して以下のプロセス条件により実行される。
・第２工程のプロセス条件
処理容器内の圧力    ２０ｍＴ（約２．６６Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ２００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  １００Ｗ
載置台の温度        ８０℃
ガス（ガス流量）            Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、Ａｒ
これにより、図４（ｂ）に示すように、フォトレジスト１０２の側壁にシリコン酸化膜１０５が残り、シリコン酸化膜１０５の間に凹部が形成された状態となる。
【００４５】
（３）第３工程（埋め込み）
図３に戻り、次に、ステップＳ１４において、シリコン酸化膜１０５の間の凹部が有機膜１０６で埋め込まれるように有機膜１０６を成膜する（第３工程）。第３工程は、基板処理装置１０を使用して以下のプロセス条件により実行される。
・第３工程のプロセス条件
処理容器内の圧力    ５０ｍＴ（約６．６５Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ３００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ０Ｗ
ガス（ガス流量）    Ｃ４Ｆ８
載置台の温度        −６０℃
これにより、図４（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜１０５の間の凹部に有機膜１０６が埋め込まれる。
【００４６】
かかるプロセス条件のＧａｐ  ｆｉｌｌによる有機膜１０６の埋め込みでは、Ｃ４Ｆ８ガスから生成されたプラズマ中のプリカーサがシリコン酸化膜１０５の間の凹部に堆積し、ボトムアップで成膜されるため、埋め込み中の空間であるボイドが発生し難い。本実施形態に係る成膜方法により成膜された有機膜１０６を、流動性有機膜ともいう。つまり、上記プロセス条件では、シリコン酸化膜１０５の間の凹部に有機膜１０６として、流動性有機膜をボイドを発生させずに埋め込むことができる。
【００４７】
なお、有機膜１０６の埋め込みは、シリコン酸化膜１０５の間の凹部には完全に有機膜１０６が埋め込まれ、シリコン酸化膜１０５の上面の全部が露出するのではなく、シリコン酸化膜１０５の上面が薄い有機膜１０６に覆われている程度又はシリコン酸化膜１０５の上面の一部が露出している程度が好ましい。
【００４８】
第３工程における、温度依存について図５を参照して説明する。図５は、第１実施形態に係る有機膜１０６の埋め込みの温度依存の実験をした結果の一例を示す図である。以下のプロセス条件で本実験を行った。
・図５の実験のプロセス条件
処理容器内の圧力    ５０ｍＴ（約６．６５Ｐａ）又は１００ｍＴ（約１３．３Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ３００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ０Ｗ
ガス（ガス流量）    Ｃ４Ｆ６又はＩＰＡ（イソプロピルアルコール：Ｃ３Ｈ８Ｏ）
載置台の温度        −１０℃、−２０℃、−３０℃、−４０℃、−５０℃
具体的には、図５（ａ）は、処理容器１０内を１００ｍＴの圧力に維持し、Ｃ４Ｆ６ガスを３００ｓｃｃｍ供給したときの各温度における有機膜の状態を示す。これによれば、−１０℃及び−２０℃の場合にボイドＶが発生した。一方、−３０℃及び−５０℃の場合には、膜１の凹部の底部から積み上げるように成膜され、ボイドＶは発生せず、凹部の内部が流動性有機膜Ｒで埋められた。なお、−４０℃の場合の結果は得られていない。
【００４９】
図５（ｂ）は、処理容器１０内を５０ｍＴの圧力に維持し、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ガスを７５ｓｃｃｍ供給したときの各温度における膜の状態を示す。ＩＰＡは、第２級アルコールの１種である。これによれば、−１０℃及び−３０℃の場合にボイドＶが発生し、等方向の成膜が行われた。一方、−４０℃及び−５０℃の場合には、ボイドＶは発生せず、凹部は流動性有機膜Ｒで埋められた。なお、−２０℃の場合の結果は得られていない。
【００５０】
図５（ｃ）は、処理容器１０内を５０ｍＴの圧力に維持し、Ｃ４Ｆ６ガスを３００ｓｃｃｍ供給したときの各温度における膜の状態を示す。これによれば、−１０℃及の場合にボイドＶが発生し、−２０℃、−３０℃及び−５０℃の場合には、ボイドＶは発生せず、凹部は流動性有機膜Ｒで埋められた。なお、−４０℃の場合の結果は得られていない。
【００５１】
図５（ｄ）は、処理容器１０内を５０ｍＴの圧力に維持し、Ｃ４Ｆ６ガスを１２５ｓｃｃｍ供給したときの各温度における膜の状態を示す。これによれば、−１０℃及び−２０℃の場合にボイドＶが発生し、−３０℃の場合には、ボイドＶは発生せず、凹部は流動性有機膜Ｒで埋められた。なお、−４０℃及び−５０℃の場合の結果は得られていない。
【００５２】
以上から、ガス種、圧力及びガス流量によって、凹部を流動性有機膜Ｒにより埋めることが可能な温度が異なることがわかる。少なくともチャンバ内を５０ｍＴの圧力に維持し、Ｃ４Ｆ６ガスを３００ｓｃｃｍ供給したときには、載置台１２を−２０℃以下の極低温にて凹部を流動性有機膜Ｒにより埋めることができた。
【００５３】
Ｃ４Ｆ８ガスを供給して有機膜１０６を成膜した上記第３工程のプロセス条件を参照すると、第３工程ではＣ４Ｆ６ガス、Ｃ３Ｈ８Ｏ又はＣ４Ｆ８ガスの少なくともいずれかを含むガスを供給し、載置台１２は−２０℃〜−６０℃の極低温に冷却することが好ましい。
【００５４】
また、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ３Ｈ８Ｏ、Ｃ４Ｆ８ガスは、いずれも低蒸気圧材料である。その中でもＣ４Ｆ８ガスが同一圧力下で低い温度で蒸気圧になるガスであることから、第３工程で用いるガスとしては、Ｃ４Ｆ８の蒸気圧曲線が示す温度と同じ温度又はそれ以上の温度にて蒸気圧になるガスであり、且つ、有機膜１０６を堆積させることから、炭素含有ガスであることが望ましい。
【００５５】
（４）第４工程（平坦化）
図３に戻り、次に、ステップＳ１６において、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５とを選択比が概ね１：１になる条件にてエッチングする（第４工程）。第４工程は、基板処理装置１０を使用して以下のプロセス条件により実行される。
・第４工程のプロセス条件
処理容器内の圧力    １０ｍＴ（約１．３３Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ０Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ５００Ｗ
ガス（ガス流量）    ＣＦ４、Ｏ２、Ａｒ又はＣＦ４、Ｏ２
載置台の温度        −６０℃
これにより、図４（ｄ）に示すように、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５とが、選択比が概ね１：１になる条件にてエッチングされ、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との上面が平坦化される。
【００５６】
第４工程では、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５とをＡｒとＣＦ４とＯ２のガスでエッチングするか、又はＣＦ４とＯ２とのガスでエッチングする。これにより有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５とのエッチングレートをほぼ同一に制御し、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との選択比を１：１にすることができる。上記ガスの条件は、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との選択比を１：１にする条件に含まれる。
【００５７】
また、第４工程では、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５とを希ガス、例えばＡｒガスでスパッタリングしてもよい。その場合、第４工程は、基板処理装置１０を使用して以下のプロセス条件により実行される。
・別形態の第４工程のプロセス条件
処理容器内の圧力    １０ｍＴ（約１．３３Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ０Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ５００Ｗ
ガス（ガス流量）    Ａｒ
載置台の温度        −６０℃
これにより有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５とのスパッタリングレートをほぼ同一に制御し、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との選択比を１：１にすることができる。上記ガスの条件は、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との選択比を１：１にする条件に含まれる。
【００５８】
なお、第４工程の後であって次の第５工程の前に、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との表面に残った残渣を除去する工程を挿入してもよい。その場合、残渣を除去する工程は、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との選択比が概ね１：１になる以下のプロセス条件にて行われる。
【００５９】
処理容器内の圧力    ５０ｍＴ（約６．６５Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ３００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ３００Ｗ
ガス（ガス流量）    ＣＦ４、Ｏ２
載置台の温度        −６０℃
これにより、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との表面に残った残渣を除去することができる。ただし、本処理は省略できる。
【００６０】
（５）第５工程（アッシング）
図３に戻り、次に、ステップＳ１８において、有機膜１０６をアッシングし、除去する（第５工程）。第５工程は、基板処理装置１０を使用して、有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との選択比が十分に大きいプロセス条に切り替えて実行される。
・第５工程のプロセス条件
処理容器内の圧力    ５０ｍＴ（約６．６５Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ５００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ５０Ｗ
ガス（ガス流量）    Ｏ２
載置台の温度        −６０℃
これにより、図４（ｅ）に示すように、有機膜１０６が除去される。
【００６１】
（６）第６工程（被エッチング対象膜のエッチング）
図３に戻り、次に、ステップＳ２０において、シリコン酸化膜１０５をマスクとしてポリシリコン膜１０１をエッチングし（第６工程）、本処理を終了する。第６工程は、基板処理装置１０を使用して実行される。これにより、図４（ｆ）に示すように、微細かつ均一なエッチング形状のパターンをポリシリコン膜１０１に形成できる。
【００６２】
以上に説明したように、第１実施形態に係る基板処理方法では、第１〜第６工程により、フォトレジスト１０２のパターンよりもピッチが微細化されたシリコン酸化膜１０５のパターンが形成される。これにより、シリコン酸化膜１０５をマスクとして、ポリシリコン膜１０１をエッチングすることで、ポリシリコン膜１０１を微細加工することができる。
【００６３】
また、第１実施形態に係る基板処理方法では、第４工程にて有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との上面が平坦化される。これにより、第５工程にて有機膜１０６を除去した後のシリコン酸化膜１０５の上面が湾曲せずにフラットになる。この結果、シリコン酸化膜１０５をマスクとしてポリシリコン膜１０１をエッチングしたときのエッチング形状に偶奇差が生じることを防止することができ、微細かつ均一なエッチング形状のパターンをポリシリコン膜１０１に形成できる。
【００６４】
ただし、第１実施形態に係る有機膜１０６の埋め込みでは、シリコン酸化膜１０５の間の凹部が２０ｎｍ以下でも埋め込みが可能である。よって、シリコン酸化膜１０５の間の凹部が２０ｎｍ以下の場合には、第１実施形態に係る有機膜１０６の埋め込みの技術を使用することが好ましい。
【００６５】
[第２実施形態に係る基板処理方法]
次に、第２実施形態に係る基板処理方法について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、第２実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャートである。図７は、第２実施形態に係る基板処理方法の一例を示す図である。図６の処理は、制御部３０により制御される。
【００６６】
第２実施形態に係る基板処理方法において、図６（ステップＳ１０）及び図７（ａ）の第１工程（シリコン酸化膜の成膜）は、図３（ステップＳ１０）及び図４（ａ）の第１工程と同一である。
【００６７】
また、図６（ステップＳ１２）及び図７（ｂ）の第２工程（シリコン酸化膜のエッチング）は、図３（ステップＳ１２）及び図４（ｂ）の第２工程と同一である。また、図６（ステップＳ１６）及び図７（ｅ）の第４工程（平坦化）は、図３（ステップＳ１６）及び図４（ｄ）の第４工程と同一である。
【００６８】
また、図６（ステップＳ１８）及び図７（ｆ）の第５工程（アッシング）は、図３（ステップＳ１８）及び図４（ｅ）の第５工程と同一である。また、図６（ステップＳ２０）の第６工程（被エッチング対象膜のエッチング）は、図３（ステップＳ２０）及び図４（ｆ）の第６工程と同一である。
【００６９】
よって、これらの工程の説明は省略し、図６（ステップＳ３０）及び図７（ｃ）の第３工程（埋め込み）と、次の工程である図６（ステップＳ３２）及び図７（ｄ）の第３−１工程（エッチバック）について以下に説明する。
【００７０】
（３）第３工程（埋め込み）
図６（ステップＳ３０）及び図７（ｃ）に示すように、第２実施形態にかかる第３工程の有機膜１０６の埋め込みは、コータデベロッパー等の成膜装置を用いてＳＯＣ（Spin On Court）により有機材料を塗布することで実現する。ＳＯＣでは、コータデベロッパーに設けられたノズルから有機酸を含む薬液が有機材料として供給される。ウェハＷ上に供給された薬液は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの主面に塗り広げられる。そして、ウェハＷの回転及びその後のベーキングによる加熱処理によって薬液の揮発成分が揮発することにより、薬液が固化または硬化する。これにより、図７（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜１０５の間の凹部やシリコン酸化膜１０５とフォトレジスト１０２との上に有機膜１０６が形成される。
【００７１】
（４）第３−１工程（エッチバック）
次に、図６（ステップＳ３２）及び図７（ｄ）に示すように、第３工程の後に第３−１工程である有機膜１０６のエッチバックが行われる。すなわち、第２実施形態に係る基板処理方法では、図７（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜１０５の上面が露出する直前又はシリコン酸化膜の１０５上面の一部が露出するまで有機膜１０６をエッチバックする。
【００７２】
なお、第１実施形態に係る基板処理装置においても、必要に応じてＧａｐ  ｆｉｌｌによる第３工程（埋め込み）の実行後に第３−１工程（エッチバック）を行うことができる。第３−１工程は、基板処理装置１０を使用して以下のプロセス条件により実行される。
・第３−１工程のプロセス条件
処理容器内の圧力    ７０ｍＴ（約９．３３Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  １００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  １００Ｗ
載置台の温度        ８０℃
ガス（ガス流量）            Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、Ａｒ
このようにして、第２実施形態に係る基板処理方法では、第１工程→第２工程→第３工程→第３−１工程→第４工程→第５工程→第６工程が順に実行される。
【００７３】
第２実施形態に係る基板処理方法によっても、かかる７工程により、フォトレジスト１０２のパターンよりもピッチが微細化されたシリコン酸化膜１０５のパターンが形成される。これにより、シリコン酸化膜１０５をマスクとして、ポリシリコン膜１０１をエッチングすることで、ポリシリコン膜１０１を微細加工することができる。
【００７４】
また、本実施形態においても、第４工程にて有機膜１０６とシリコン酸化膜１０５との上面が平坦化される。この結果、シリコン酸化膜１０５をマスクとしてポリシリコン膜１０１をエッチングしたときのエッチング形状に偶奇差が生じることを防止することができ、微細かつ均一なエッチング形状のパターンをポリシリコン膜１０１に形成できる。
【００７５】
また、第１及び第２実施形態に係る基板処理方法は、ＳＡＤＰ、ＳＡＱＰ、ＳＷＴのいずれの技術にも適用することができる。
【００７６】
[同一の処理容器での処理]
第１実施形態に係る基板処理方法では、少なくとも、フォトレジスト１０２の側壁のシリコン酸化膜１０５の間に凹部を形成する第２工程と、前記凹部を有機膜１０６にて埋め込む第３工程とは同じ処理容器１０内で実行できる。よって、少なくとも前記第２工程と前記第３工程とは、真空環境下にある同一の処理容器又は同一搬送系においてウェハＷが搬送され、処理されることが好ましい。第２工程の実行後であって第３工程の実行前のウェハＷを大気に曝露すると、第２工程にてウェハＷに付着したハロゲン系（フッ素、塩素）の反応生成物が大気中の水分や酸素と反応して成長し、パーティクルが生じ易くなるためである。
【００７７】
また、第１実施形態に係る基板処理方法は、第１工程〜第６工程（第３−１工程を含んでもよい）の全工程を、基板処理装置１０の同一の処理容器１１内で行うことができる。これにより、別の処理容器にウェハＷを搬送する時間をなくし、生産性を向上させることができる。
【００７８】
また、真空環境下にある同一の処理容器又は同一搬送系においてウェハＷを搬送することでパーティクルの発生を低減することができる。また、真空環境下にある同一の処理容器又は同一搬送系においてウェハＷを搬送することでパーティクルの発生を低減することで、従来行われていた一工程後の次工程の放置時間に対して設定される制限時間（Ｑ−ｔｉｍｅ）の管理や、ウェハＷの表面に付着したＦやＣのウェット洗浄を不要とすることができる。
【００７９】
なお、第２実施形態に係る基板処理方法では、前記第２工程とＳＯＣにより有機膜１０６を埋め込む第３工程は、異なる処理容器内で行われる。
【００８０】
今回開示された一実施形態に係る基板処理方法及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００８１】
本開示の基板処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
【００８２】
本明細書では、基板の一例としてウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１０    基板処理装置
１１    処理容器
１２    載置台
１３    静電チャック
１５    エッジリング
１６    ガスシャワーヘッド
１７    第１の高周波電源
１８    第２の高周波電源
３０    制御部
１００  シリコン基板
１０１  ポリシリコン膜
１０２  フォトレジスト
１０５  シリコン酸化膜
【図１】
2019204815.tif 000003
【図２】
2019204815.tif 000004
【図３】
2019204815.tif 000005
【図４】
2019204815.tif 000006
【図５】
2019204815.tif 000007
【図６】
2019204815.tif 000008
【図７】
2019204815.tif 000009