(57)【要約】      （修正有）【課題】ブロック・コポリマーのパターン化によって得られるマスクが、変形することを抑制する方法を提供する。【解決手段】被エッチング層上に設けられた中間層上に第１のポリマー及び第２のポリマーを含む自己組織化可能なブロック・コポリマー層を形成する工程（ａ）と、ブロック・コポリマー層から第１のポリマーを含む第１の領域及び第２のポリマーを含む第２の領域を形成するよう被処理体を処理する工程（ｂ）と、被処理体を処理する工程（ｂ）の後、第２の領域及び該第２の領域の直下の中間層をエッチングしてマスクを形成する工程（ｃ）と、マスクを形成する工程（ｃ）の後、被処理体を収容したプラズマ処理装置の処理容器内において四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを含む処理ガスのプラズマを生成して、マスク上に保護膜を形成する工程（ｄ）と、保護膜を形成する工程（ｄ）の後に、被エッチング層をエッチングする工程（ｅ）と、を含む。【選択図】図１
2015084396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体の被エッチング層をエッチングする方法であって、
前記被エッチング層上に設けられた中間層上に第１のポリマー及び第２のポリマーを含む自己組織化可能なブロック・コポリマー層を形成する工程と、
前記ブロック・コポリマー層から前記第１のポリマーを含む第１の領域及び前記第２のポリマーを含む第２の領域を形成するよう前記被処理体を処理する工程と、
前記被処理体を処理する工程の後、前記第２の領域及び該第２の領域の直下の中間層をエッチングしてマスクを形成する工程と、
前記マスクを形成する工程の後、前記被処理体を収容したプラズマ処理装置の処理容器内において四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを含む処理ガスのプラズマを生成して、前記マスク上に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜を形成する工程の後に、前記被エッチング層をエッチングする工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記被エッチング層は、シリコンを含有する層であり、
前記被エッチング層をエッチングする工程では、前記処理容器内においてフルオロカーボンガス及びフルオロハイドロカーボンガスのうち少なくとも一種を含む処理ガスのプラズマが生成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
被処理体の被エッチング層をエッチングする方法であって、
前記被エッチング層上に設けられた中間層上に第１のポリマー及び第２のポリマーを含む自己組織化可能なブロック・コポリマー層を形成する工程と、
前記ブロック・コポリマー層から前記第１のポリマーを含む第１の領域及び前記第２のポリマーを含む第２の領域を形成するよう前記被処理体を処理する工程と、
前記被処理体を処理する工程の後、前記第２の領域及び該第２の領域の直下の中間層をエッチングしてマスクを形成する工程と、
前記マスクを形成する工程の後、前記被エッチング層をエッチングする工程と、
を含み、
前記被エッチング層は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含有する層であり、
前記被エッチング層をエッチングする工程では、プラズマ処理装置の処理容器内において、フルオロカーボンガス及びフルオロハイドロカーボンガスのうち少なくとも一種を含み、且つ、臭化水素ガスを含むガスのプラズマが生成される、
方法。
【請求項４】
前記第１のポリマーはポリスチレンであり、前記第２のポリマーはポリメチルメタクリレートである、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、エッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子といったデバイスの更なる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）の開発が進められている。ＥＵＶでは、従来のＵＶ光源波長に比べて著しく短い波長の光を用いており、例えば１３．５ｎｍと非常に短い波長の光を用いている。このため、ＥＵＶには量産化に向けた技術障壁がある。例えば、ＥＵＶは、露光時間が長い等の課題を有している。したがって、より微細化されたデバイスを提供し得る別の製造方法の開発が望まれている。
【０００３】
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技術が着目されている。このような技術は、特許文献１及び２に記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載された技術では、互いに混和しない二つ以上のポリマー・ブロック成分Ａ，Ｂを含有したブロック・コポリマーを含む、ブロック・コポリマー層が下地層上に塗布される。そして、ポリマー・ブロック成分Ａ，Ｂを自発的に相分離させるために、熱処理（アニーリング）が行われる。これによってポリマー・ブロック成分Ａを含む第１の領域、及び、ポリマー・ブロック成分Ｂを含む第２の領域を有する秩序パターンが得られる。また、特許文献２では、ビアの形成方法として、ブロック・コポリマーのパターン化加工が提案されている。特許文献２に記載されたパターン化加工では、相分離したブロック・コポリマー層の第１の領域及び第２の領域のうち、第２の領域を除去することにより、パターンが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０８２５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６９３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１及び２に記載された技術では、ブロック・コポリマーのパターン化によって得られるマスクを用いて被エッチング層をエッチングすると、マスクのパターンが変形することがある。
【０００７】
したがって、ブロック・コポリマーのパターン化によって得られるマスクが、被エッチング層のエッチングによって変形することを抑制することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面においては、被処理体の被エッチング層をエッチングする方法が提供される。この方法は、被エッチング層上に設けられた中間層上に第１のポリマー及び第２のポリマーを含む自己組織化可能なブロック・コポリマー層を形成する工程（ａ）と、ブロック・コポリマー層から第１のポリマーを含む第１の領域及び第２のポリマーを含む第２の領域を形成するよう被処理体を処理する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後、第２の領域及び該第２の領域の直下の中間層をエッチングしてマスクを形成する工程（ｃ）と、工程（ｃ）の後、被処理体を収容したプラズマ処理装置の処理容器内において四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを含む処理ガスのプラズマを生成して、マスク上に保護膜を形成する工程（ｄ）と、工程（ｄ）の後に、被エッチング層をエッチングする工程（ｅ）と、を含む。
【０００９】
上記一側面に係る方法では、工程（ｄ）において生成されるプラズマ中の酸素及びシリコンに基づく酸化シリコンを含有する保護膜が、マスク上に形成される。この保護膜により、工程（ｅ）のエッチングからマスクが保護される。したがって、被エッチング層のエッチングによってマスクが変形することを抑制するが可能となる。
【００１０】
一形態において、被エッチング層はシリコンを含有する層であり、工程（ｅ）では、処理容器内においてフルオロカーボンガス及びフルオロハイドロカーボンガスのうち少なくとも一種を含む処理ガスのプラズマが生成されてもよい。この形態によれば、フッ素の活性種によって被エッチング層をエッチングすることが可能である。また、マスクから露出された被エッチング層の表面上に工程（ｄ）によって堆積した保護膜を除去することも可能となる。
【００１１】
また、別の一側面においては、被処理体の被エッチング層をエッチングする別の方法が提供される。この方法は、被エッチング層上に設けられた中間層上に第１のポリマー及び第２のポリマーを含む自己組織化可能なブロック・コポリマー層を形成する工程（ａ）と、ブロック・コポリマー層から第１のポリマーを含む第１の領域及び第２のポリマーを含む第２の領域を形成するよう被処理体を処理する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後、第２の領域及び第２の領域の直下の中間層をエッチングしてマスクを形成する工程（ｃ）と、マスクを形成する工程の後、被エッチング層をエッチングする工程（ｆ）と、を含む。この方法のエッチング対象である被エッチング層は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含有する層である。被エッチング層をエッチングする工程（ｆ）では、プラズマ処理装置の処理容器内において、フルオロカーボンガス及びフルオロハイドロカーボンガスのうち少なくとも一種を含み、且つ、臭化水素ガスを含むガスのプラズマが生成される。
【００１２】
上記別の一側面に係る方法では、工程（ｆ）で用いられるガスに含まれる臭化水素ガスに含まれる原子又は分子の活性種からＳｉＢｒＯといった成分を含む保護膜が形成される。また、Ｂｒの活性種によりマスクが改質、即ち、硬化される。その結果、被エッチング層のエッチングによってマスクが変形することを抑制するが可能となる。
【００１３】
また、上述した方法の一形態においては、第１のポリマーはポリスチレンであり、前記第２のポリマーはポリメチルメタクリレートであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、一側面及び種々の形態によれば、ブロック・コポリマーのパターン化によって得られるマスクが、被エッチング層のエッチングによって変形することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。
【図２】図１に示す各工程において作成される生産物の断面を示す図である。
【図３】図１に示す各工程において作成される生産物の断面を示す図である。
【図４】図１に示す各工程において作成される生産物の断面を示す図である。
【図５】ブロック・コポリマーの自己組織化を説明するための図である。
【図６】プラズマ処理装置の一実施形態を概略的に示す図である。
【図７】別の実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１７】
図１は、一実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。また、図２、図３、及び図４は、図１に示す各工程において作成される生産物の断面を示す図である。図１に示すように、一実施形態に係るエッチング方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１，工程ＳＴ２，工程ＳＴ３，工程ＳＴ４，工程ＳＴ５，及び工程ＳＴ６を含んでいる。方法ＭＴ１では、まず、工程ＳＴ１において、被処理体（以下、「ウエハ」という）Ｗの表面に中間層ＮＬが形成される。
【００１８】
図２の（ａ）に示すように、ウエハＷは、基板Ｓｂ、及び、被エッチング層ＥＬを含んでいる。基板Ｓｂは、例えば、シリコンから構成されている。被エッチング層ＥＬは、基板Ｓｂ上に設けられている。被エッチング層ＥＬは、シリコンを含有する層である。例えば、被エッチング層ＥＬは、ＳｉＮ層、シリコン酸化層、又は、シリコンを含有するレジスト層であり得る。また、被エッチング層ＥＬは、例えば、１５〜２０ｎｍの膜厚を有し得る。
【００１９】
図２の（ａ）に示すように、工程ＳＴ１では、被エッチング層ＥＬ上に、有機膜ＯＬが塗布される。有機膜ＯＬは、例えば、スチレンとメタクリル酸メチルのブロック共重合体である。次いで、塗布後にウエハＷが熱処理される。この熱処理の温度の適正値は有機膜ＯＬの種類に依存するが、通常２００℃〜３００℃程度である。例えば、当該熱処理の温度は、例えば、２５０℃である。この熱処理により、図２の（ｂ）に示すように、有機膜ＯＬは全体的に縮み、有機膜ＯＬから中間層ＮＬと変質層ＲＬが形成される。なお、変質層ＲＬは、有機膜ＯＬ中のカーボンが変質した層である。
【００２０】
次いで、図２の（ｃ）に示すように、変質層ＲＬが、現像処理によって化学的に除去される。これにより、被エッチング層ＥＬ上に中間層ＮＬが形成される。この中間層ＮＬの表面は、疎水でも親水でもない中性の状態を有する。後述するブロック・コポリマー層中のポリマーは、ポリマー長が短いと強い親水性を有し、ポリマー長が長いと強い疎水性を有する。このようにポリマーには親水性の強い種類と疎水性の強い種類があるため、中性の表面を有する中間層ＮＬを形成することにより、ポリマーを所望の形状に相分離させることが可能となる。
【００２１】
方法ＭＴ１では、次いで、工程ＳＴ２が行われる。工程ＳＴ２では、ブロック・コポリマーがウエハＷの表面、即ち、中間層ＮＬの表面に塗布される。ブロック・コポリマーは、例えば、スピンコート法といった種々の方法により塗布され得る。これにより、図３の（ａ）に示すように、中間層ＮＬの表面上に、ブロック・コポリマー層ＢＣＬが形成される。
【００２２】
ブロック・コポリマーは、自己組織化（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ）ブロック・コポリマーであり、第１のポリマー及び第２のポリマーを含んでいる。一実施形態においては、ブロック・コポリマーは、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）である。ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡは、第１のポリマーとしてポリスチレン（ＰＳ）を含み、第２のポリマーとしてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む。
【００２３】
ここで、ブロック・コポリマー及びその自己組織化について、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡを例にとって、図５を参照しつつ説明する。ＰＳ及びＰＭＭＡは共に、一つの分子の直径が０．７ｎｍの高分子である。互いに混和しないＰＳ及びＰＭＭＡを含有したブロック・コポリマーを中間層ＮＬ上に塗布してブロック・コポリマー層ＢＣＬを形成した後、ウエハＷを常温（２５℃）から３００℃以下の温度で熱処理（アニール）すると、ブロック・コポリマー層ＢＣＬにおいて相分離が生じる。一般的には、アニールは、２００℃〜２５０℃の温度範囲内で行われる。一方、３００℃より高温で熱処理が行われると、ブロック・コポリマー層ＢＣＬの相分離は発生せず、ＰＳ及びＰＭＭＡがランダムに配置される。また、相分離後に温度を常温に戻してもブロック・コポリマー層ＢＣＬは相分離状態を保つ。
【００２４】
各ポリマーのポリマー長が短いと相互作用(斥力)は弱くなり、かつ親水性が強くなる。一方、ポリマー長が長いと相互作用(斥力)は強くなり、かつ疎水性が強くなる。このようなポリマーの性質を利用して、例えば、図５の（ａ）及び図５の（ｂ）に示したように、ＰＳ及びＰＭＭＡの相分離構造を作成することができる。図５の（ａ）は、ポリマーＡとポリマーＢが略同じポリマー長を有するときの相分離構造を示している。一例においては、ポリマーＡは、ＰＳであり、ポリマーＢは、ＰＭＭＡである。図５の（ａ）に示す場合には、各ポリマーの相互作用は同じであるから、ブロック・コポリマー層ＢＣＬを２５０℃程度で熱処理すると、ポリマーＡとポリマーＢは自己組織化してライン状に相分離する。即ち、ポリマーＡがライン状の第１の領域を形成し、第１の領域間においてポリマーＢがライン状の第２の領域を形成する。この相分離構造を利用して、例えば、ポリマーＢを含む第２の領域を除去すると、ラインアンドスペース(Ｌ／Ｓ)の周期パターンを形成することができる。この周期パターンは、半導体素子といったデバイス製造用のパターンとして適用され得る。
【００２５】
また、図５の（ｂ）は、ポリマーＡとポリマーＢのポリマー長が大きく異なるとき、即ち、ポリマーＡのポリマー長がポリマーＢのポリマー長より長い場合の相分離構造を示している。図５の（ｂ）に示す場合には、ポリマーＡの相互作用(斥力)が強く、ポリマーＢの相互作用(斥力)が弱い。このようなブロック・コポリマー層ＢＣＬを２５０℃程度で熱処理すると、ポリマー間の相互作用の強弱に起因して、ポリマーＡが外側、ポリマーＢが内側に自己組織化する。即ち、ポリマーＢが円柱状に自己組織化して第２の領域を形成し、当該円柱状の領域を囲むようにポリマーＡが自己組織化して第１の領域を形成する。このような第１の領域及び第２の領域を含む相分離構造を利用して、例えば、第２の領域を除去すると、ホールの周期パターンを形成することができる。この周期パターンも半導体素子といったデバイス製造用のパターンとして適用され得る。
【００２６】
再び図１を参照する。方法ＭＴ１の工程ＳＴ３では、ブロック・コポリマー層ＢＣＬの相分離のための処理が行われる。一実施形態の工程ＳＴ２では、ウエハＷを２００℃〜３００℃の温度で加熱することにより、ブロック・コポリマー層ＢＣＬに相分離を生じさせる。この工程ＳＴ３により、図３の（ｂ）に示すように、ブロック・コポリマー層ＢＣＬにおいて、第１のポリマーを含む第１の領域Ｒ１及び第２のポリマーを含む第２の領域が形成される。上述したように、第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２は、交互に設けられたラインパターンであってもよい。或いは、第２の領域Ｒ２は円柱状の領域であり、第１の領域Ｒ１が円柱状の第２の領域Ｒ２を囲んでいてもよい。
【００２７】
続く工程ＳＴ４に先だって、ウエハＷはプラズマ処理装置内に搬送される。図６は、方法ＭＴ１の実施に用いることが可能なプラズマ処理装置の一実施形態を概略的に示す図である。図６に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型の平行平板プラズマ処理装置であり、略円筒形のチャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は接地されている。チャンバ１０の内面には、アルマイト処理（陽極酸化処理）が施されている。また、このチャンバ１０は接地されている。
【００２８】
チャンバ１０の底部には、セラミックなどの絶縁板１２を介して円柱状のサセプタ支持台１４が配置されている。サセプタ支持台１４の上には、例えばアルミニウムから構成されたサセプタ１６が設けられている。
【００２９】
サセプタ１６の上面には、ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック１８が設けられている。この静電チャック１８は、導電膜からなるチャック電極２０を一対の絶縁層又は絶縁シートの間に挟み込んだものである。電極２０には直流電源２２がスイッチ２４を介して電気的に接続されている。このプラズマ処理装置１では、直流電源２２からの直流電圧により、ウエハＷを静電気力で静電チャック１８に吸着保持することができる。静電チャック１８の周囲且つサセプタ１６上には、エッチングの面内均一性を向上させるためのフォーカスリング２６が配置されている。フォーカスリング２６は、例えば、シリコン製である。また、サセプタ１６及びサセプタ支持台１４の側面には、例えば石英製の円筒状の内壁部材２８が貼り付けられている。
【００３０】
サセプタ支持台１４の内部には、冷媒室３０が設けられている。冷媒室３０は、例えば、サセプタ支持台１４内において環状に延在している。この冷媒室３０には、外付けのチラーユニットから配管３２ａ，３２ｂを介して所定温度の冷媒、例えば冷却水ｃｗが循環供給される。プラズマ処理装置１では、冷媒ｃｗの温度を制御することにより、サセプタ１６上のウエハＷの温度が制御される。さらに、伝熱ガス供給機構（図示せず）からの伝熱ガス、例えばＨeガスが、ガス供給ライン３４を介して静電チャック１８の上面とウエハＷの裏面との間に供給される。
【００３１】
また、サセプタ１６には、プラズマ生成用の第１高周波電源３６、イオン引き込み用の第２高周波電源３８がそれぞれ整合器４０，４２及び給電棒４４，４６を介して電気的に接続されている。
【００３２】
第１高周波電源３６は、プラズマ生成に適した周波数、例えば４０ＭＨｚの第１周波数の電力を発生する。なお、第１周波数は、６０ＭＨｚ或いは１００ＭＨｚといった周波数であってもよい。一方、第２高周波電源３８は、サセプタ１６上のウエハＷにプラズマのイオンを引き込むのに適した比較的低周波の周波数、例えば１３ＭＨｚの第２周波数の電力を発生する。
【００３３】
サセプタ１６の上方には、当該サセプタと平行に対面するように上部電極４８が設けられている。この上部電極４８は、電極板５０及び当該電極板５０を着脱可能に支持する電極支持体５２から構成されている。電極板５０には、多数のガス孔５０ａが形成されている。電極板５０は、例えば、Ｓi、ＳiＣといった半導体材料から構成され得る。また、電極支持体５２は、例えば、アルミニウムから構成され、その表面にはアルマイト処理が施されている。これら電極板５０及び電極支持体５２は、チャンバ１０の上部にリング状の絶縁体５４を介して取り付けられている。リング状絶縁体５４は、例えば、アルミナから構成され得る。かかる上部電極４８とサセプタ１６との間には、プラズマ生成空間、即ち、処理空間Ｓが設定される。
【００３４】
電極支持体５２には、ガスバッファ室５６が形成されている。また、電極支持体５２には、ガスバッファ室５６と電極板５０のガス孔５０ａとを連通させる多数のガス通気孔５２ａが形成されている。ガスバッファ室５６には、ガス供給管５８を介してガス供給源６０が接続されている。ガス供給管５８には、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）６２および開閉バルブ６４が設けられている。ガス供給源６０から処理ガスがガスバッファ室５６に導入されると、電極板５０のガス孔５０ａからサセプタ１６上のウエハＷに向けて処理空間Ｓに処理ガスがシャワー状に噴出される。このように、上部電極４８は処理空間Ｓに処理ガスを供給するためのシャワーヘッドを兼ねている。
【００３５】
サセプタ１６及びサセプタ支持台１４とチャンバ１０の側壁との間に形成される環状の空間は、排気空間となっている。この排気空間の底には、チャンバ１０の排気口７２が設けられている。排気口７２には、排気装置７６が接続されている。排気装置７６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０の室内、特に処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧できるようになっている。また、チャンバ１０の側壁にはウエハＷの搬入出口７８を開閉するゲートバルブ８０が取り付けられている。
【００３６】
制御部８８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を有し、ＣＰＵは、例えばＲＡＭに記憶された各種レシピに従ってプロセスの実行を制御する。
【００３７】
このプラズマ処理装置１においてウエハＷを処理する際には、先ずゲートバルブ８０が開口され、搬送アーム上に保持されたウエハＷがチャンバ１０内に搬入される。そして、ウエハＷは、静電チャック１８上に載置される。ウエハＷの搬入後、ゲートバルブ８０が閉じられ、ガス供給源６０から処理ガスが所定の流量及び流量比でチャンバ１０内に導入され、排気装置７６によりチャンバ１０内の圧力が設定値に減圧される。さらに、第１高周波電源３６から高周波電力がサセプタ１６に供給され、必要に応じて第２高周波電源３８からも高周波バイアス電力がサセプタ１６に供給される。これにより、シャワーヘッドからシャワー状に導入された処理ガスが励起されてプラズマが生成される。このプラズマ中のラジカル、イオンといった活性種によってウエハＷが処理される。
【００３８】
再び図１を参照する。方法ＭＴ１の工程ＳＴ４では、マスクが形成される。このため、プラズマ処理装置を用いて、ブロック・コポリマー層ＢＣＬの第２の領域Ｒ２、及び、当該第２の領域Ｒ２の直下の中間層ＮＬがエッチングされる。工程ＳＴ４をプラズマ処理装置１で実施する場合には、ガス供給源６０から処理ガスがチャンバ１０内に供給され、排気装置７６によりチャンバ１０内の圧力が設定値に減圧される。また、第１高周波電源３６から高周波電力がサセプタ１６に供給される。なお、工程ＳＴ４では、必要に応じて、第２高周波電源３８からの高周波バイアス電力がサセプタ１６に供給されてもよい。工程ＳＴ４において用いられる処理ガスは、第２のポリマーを含む第２の領域Ｒ２及びその直下の中間層ＮＬをエッチングするための処理ガスであるので、酸素を含み得る。例えば、この処理ガスは、Ｏ２ガスを含み得る。また、当該処理ガスは、Ａｒガスといった希ガス、或いは、Ｎ２ガスといった不活性ガスを更に含んでいてもよい。
【００３９】
工程ＳＴ４では、酸素の活性種によって有機材料から構成されたブロック・コポリマー層ＢＣＬがその表面からエッチングされる。ここで、第１のポリマーから構成された第１の領域Ｒ１よりも第２のポリマーから構成された第２の領域Ｒ２のエッチングレートが高い。したがって、工程ＳＴ４によって、第２の領域Ｒ２が選択的にエッチングされる。また、第２の領域Ｒ２が除去されることによって露出した中間層ＮＬの一部がエッチングされる。かかる工程ＳＴ４により、ウエハＷは、図３の（ｃ）に示した状態となる。即ち、第１の領域Ｒ１及びその直下の中間層ＮＬを含むマスクＭＫが形成される。
【００４０】
次いで、図１に示すように、方法ＭＴ１では、工程ＳＴ５が行われる。工程ＳＴ５では、マスクＭＫ上に保護膜ＰＦが形成される。このため、工程ＳＴ５では、プラズマ処理装置内において、四塩化ケイ素ガス（ＳｉＣｌ４）及び酸素ガス（Ｏ２）を含む処理ガスのプラズマが生成され、当該プラズマにウエハＷが晒される。このプラズマは、ケイ素の活性種及び酸素の活性種を含むので、工程ＳＴ５により、図４の（ａ）に示すように、酸化シリコンから構成された保護膜ＰＦがマスクＭＫ上に形成される。なお、工程ＳＴ５で用いられる処理ガスは、Ａｒガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。
【００４１】
工程ＳＴ５をプラズマ処理装置１で実施する場合には、ガス供給源６０から四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを含む処理ガスがチャンバ１０内に供給され、排気装置７６によりチャンバ１０内の圧力が設定値に減圧される。また、第１高周波電源３６から高周波電力がサセプタ１６に供給される。また、工程ＳＴ５では、必要に応じて、第２高周波電源３８からの高周波バイアス電力がサセプタ１６に供給されてもよい。
【００４２】
次いで、方法ＭＴ１では、工程ＳＴ６が行われる。工程ＳＴ６では、マスクＭＫの開口に露出した被エッチング層ＥＬがエッチングされる。このため、工程ＳＴ６では、プラズマ処理装置内において、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマが生成され、当該プラズマにウエハＷが晒される。このプラズマは、フッ素の活性種を含むので、工程ＳＴ６により、マスクＭＫの開口に露出した被エッチング層ＥＬ上の保護膜ＰＦ、及びその直下の被エッチング層ＥＬがエッチングされる。かかる工程ＳＴ６により、ウエハＷは、図４の（ｂ）に示した状態となる。即ち、マスクＭＫのパターンが被エッチング層ＥＬに転写される。なお、工程ＳＴ６で用いられる処理ガスは、ＣＦ４ガスといったフルオロカーボンガスに加えて、又は、これに代えて、ＣＨＦ３ガスといったハイドロフルオロカーボンガスを含んでいてもよい。また、この処理ガスは、Ａｒガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。
【００４３】
工程ＳＴ６をプラズマ処理装置１で実施する場合には、ガス供給源６０からフルオロカーボンガスを含む処理ガスがチャンバ１０内に供給され、排気装置７６によりチャンバ１０内の圧力が設定値に減圧される。また、第１高周波電源３６から高周波電力がサセプタ１６に供給される。また、工程ＳＴ６では、必要に応じて、第２高周波電源３８からの高周波バイアス電力がサセプタ１６に供給されてもよい。
【００４４】
以上説明した方法ＭＴ１では、被エッチング層ＥＬのエッチングの前に、保護膜ＰＦがマスクＭＫ上に形成される。この保護膜ＰＦにより、工程ＳＴ６のエッチングからマスクＭＫを保護することが可能である。即ち、工程ＳＴ６のエッチングによるマスクＭＫの撚れといった変形を抑制することが可能となる。
【００４５】
以下、別の実施形態に係るエッチング方法について説明する。図７は、別の実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。図７に示す方法ＭＴ２は、工程ＳＴ５を含んでおらず、工程ＳＴ６に代わる工程ＳＴ６２を含んでいる点において、方法ＭＴ１とは異なっている。工程ＳＴ６２では、プラズマ処理装置内において、フルオロカーボンガス及びフルオロハイドロカーボンガスのうち少なくとも一種を含み、且つ、臭化水素ガスを含むガスのプラズマが生成される。フルオロカーボンガスは、例えばＣＦ４ガスであり、フルオロハイドロカーボンガスは、例えば、ＣＨＦ３ガスである。
【００４６】
工程ＳＴ６２では、生成されたプラズマに、工程ＳＴ４後の状態のウエハＷが晒される。工程ＳＴ６２では、臭化水素ガスのプラズマに含まれる原子又は分子の活性種からＳｉＢｒＯといった成分を含む保護膜が、マスクＭＫ上に形成される。また、Ｂｒの活性種によってマスクＭＫが改質、即ち、硬化される。また、工程ＳＴ６２において生成されるプラズマはフッ素の活性種を含むので、工程ＳＴ６と同様に被エッチング層ＥＬがエッチングされる。したがって、工程ＳＴ６２によれば、マスクＭＫを保護しつつ、被エッチング層ＥＬのエッチングを進行させることができる。故に、工程ＳＴ６２によれば、エッチングによるマスクＭＫの撚れといった変形を抑制することが可能となる。
【００４７】
以上、実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、工程ＳＴ４，ＳＴ５，ＳＴ６，ＳＴ６２に用いることができるプラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置に限定されるものではない。例えば、これらの工程には、誘導結合型のプラズマ処理装置、又は、マイクロ波といった表面波をプラズマ源とするプラズマ処理装置を用いることが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１６…サセプタ、１８…静電チャック、３６…第１高周波電源、３８…第２高周波電源、４８…上部電極、Ｗ…ウエハ、ＥＬ…被エッチング層、ＮＬ…中間層、ＢＣＬ…ブロック・コポリマー層、Ｒ１…第１の領域、Ｒ２…第２の領域、ＭＫ…マスク、ＰＦ…保護膜。
【図１】
2015084396.tif 000003
【図４】
2015084396.tif 000004
【図６】
2015084396.tif 000005
【図７】
2015084396.tif 000006
【図２】
2015084396.tif 000007
【図３】
2015084396.tif 000008
【図５】
2015084396.tif 000009