(57)【要約】【課題】得られるパターンのＬＥＲ及びＬＷＲの値を抑制できる、エッチング方法を提供すること。【解決手段】  第１の電極と、前記第１の電極に対向して配置され、被処理体を載置する第２の電極とを有する処理室を備えた基板処理装置を用いて、被処理体をエッチングするエッチング方法であって、第１のポリマー及び第２のポリマーを含むブロック・コポリマーが相分離して前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーのパターンが形成された被処理体を、処理ガスのプラズマによって１０℃以下の温度でエッチングして、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーの少なくとも一方のポリマーを除去する工程、を含む、エッチング方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、前記第１の電極に対向して配置され、被処理体を載置する第２の電極とを有する処理室を備えた基板処理装置を用いて、被処理体をエッチングするエッチング方法であって、
第１のポリマー及び第２のポリマーを含むブロック・コポリマーが相分離して前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーのパターンが形成された被処理体を、処理ガスのプラズマによって１０℃以下の温度でエッチングして、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーの少なくとも一方のポリマーを除去する工程、
を含む、エッチング方法。
【請求項２】
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、ポリメタクリル酸メチルであり、
前記処理ガスは、酸素ガス及びアルゴンガスを含む、
請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記被処理体は、基板上に少なくとも中性膜及び前記ブロック・コポリマーが順次積層されたものであり、
前記除去する工程は、前記ポリメタクリル酸メチルと、該ポリメタクリル酸メチルの下層の前記中性膜とを除去する工程である、
請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記処理ガスは、一酸化炭素ガス又は二酸化炭素ガスを含む、
請求項２又は３に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記除去する工程は、前記被処理体を、前記処理ガスのプラズマによって−１０℃以下の温度でエッチングする工程を含む、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記基板処理装置は、
前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれか一方に、前記プラズマの生成用の第１の高周波電力を印加する第１の高周波電源と、前記第２の電極に、バイアス用の第２の高周波電力を印加する第２の高周波電源とを有し、
前記除去する工程における、前記第１の高周波電力の出力は、１００Ｗ〜３００Ｗの範囲内であり、前記第２の高周波電力の出力は、０Ｗ〜１００Ｗの範囲内である、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記除去する工程において、前記第２の高周波電力は、間欠的に印加される、
請求項６に記載のエッチング方法。
【請求項８】
前記除去する工程の前又は後に、前記ポリマーの膜質改善を行う工程を含む、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項９】
前記膜質改善を行う工程は、前記ポリマーに水素を含むガスのプラズマによってプラズマ処理を施す工程又は前記ポリマーに紫外線を照射する工程を含む、
請求項８に記載のエッチング方法。
【請求項１０】
前記水素を含むガスは、水素及びアルゴンの混合ガス、又は、水素、窒素及びメタンの混合ガスである、
請求項８又は９に記載のエッチング方法。
【請求項１１】
前記除去する工程における、前記処理ガスの総流量は、１０００ｓｃｃｍ以下である、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項１２】
前記除去する工程における、前記酸素ガスの分圧は、１．１ｍＴｏｒｒ以下である、
請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項１３】
前記被処理体の面積に、前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離を掛けて求めた有効チャンバ体積をＶ（Ｌ）とし、前記処理室内の圧力をＰ（ｍＴｏｒｒ）とし、前記処理ガスの流量をＳ（ｓｃｃｍ）とした場合に、Ｐ・Ｖ／Ｓで表されるレジデンスタイムの値が、２秒〜１３秒の範囲内である、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体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を下回る必要がある。
【０００３】
次世代の微細加工技術として、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）が注目されている（特許文献１参照）。具体的には、先ず、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・コポリマー層を下層膜に塗布する。その後、熱処理（アニーリング）を行うことによってポリマー・ブロック成分Ａ，Ｂは自発的に相分離する。これによって得られるナノサイズの構造単位からなる秩序パターンにおいて、いずれか一方のポリマー成分をエッチングにより選択的に除去する。そして、残存したポリマー成分をマスクとして基板にパターンを転写することにより、所望の微細パターンを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５１８３４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、特許文献１のブロック・コポリマーを使用する方法では、ポリマー成分のエッチング後に得られるパターンのＬＥＲ（Line edge roughness）やＬＷＲ（Line width roughness）の値が大きくなるという問題点を有していた。
【０００６】
上記課題に対して、得られるパターンのＬＥＲ及びＬＷＲの値を抑制できる、エッチング方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一の様態では、
第１の電極と、前記第１の電極に対向して配置され、被処理体を載置する第２の電極とを有する処理室を備えた基板処理装置を用いて、被処理体をエッチングするエッチング方法であって、
第１のポリマー及び第２のポリマーを含むブロック・コポリマーが相分離して前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーのパターンが形成された被処理体を、処理ガスのプラズマによって１０℃以下の温度でエッチングして、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーの少なくとも一方のポリマーを除去する工程、
を含む、エッチング方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
得られるパターンのＬＥＲ及びＬＷＲの値を抑制できる、エッチング方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るエッチング方法の一例のフロー図である。
【図２】本実施形態に係るエッチング方法の一例を説明するための概略図である。
【図３】本実施形態に係る容量結合型プラズマエッチング装置の一例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。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略する。
【００１１】
（自己組織化ブロック・コポリマー（ＢＣＰ））
被処理体上に、ブロック・コポリマーを構成する第１のポリマー及び第２のポリマーを自己組織化させ、自己組織化周期パターンを形成する、指向性自己組織化技術（ＤＳＡ：ｄｉｒｅｃｔｅｄ  ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ）が知られている。
【００１２】
ブロック・コポリマーの自己組織化について、簡単に説明する。互いに混和しない第１のポリマー及び第２のポリマーを含有したブロック・コポリマー層を被処理体に塗布する。この状態で、常温から３００℃以下の温度で熱処理する。通常、２００℃〜２５０℃で熱処理するとブロック・コポリマー層は相分離する。そして、相分離後に温度を常温に戻してもブロック・コポリマー層は相分離状態を保つ。
【００１３】
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。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、塗布されたポリマーと隣接する層の親水性及び／又は疎水性を制御することにより、第１のポリマーと第２のポリマーとが順次配列する微細パターンを形成することができる。そして、第１のポリマー及び第２のポリマーのいずれか一方のポリマーをエッチングにより選択的に除去することによって他方のポリマーによるパターンを形成することができる。
【００１４】
本実施形態では、第１のポリマー及び第２のポリマーとして、ポリスチレン（ＰＳ）及びポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を使用した。この場合、ブロック・コポリマーは、ポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）となる。しかしながら、本実施形態はこのジブロック・コポリマーに限定されず、その他鎖状ブロック・コポリマーや、他の構造を有するブロック・コポリマー、例えば、星型コポリマ、分岐コポリマ、超分岐コポリマ、及びグラフト・コポリマーを用いることもできる。
【００１５】
本実施形態で使用できるブロック・コポリマーの具体例としては、ポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）の他に、ポリ（スチレン−ｂ−ビニルピリジン）、ポリ（スチレン−ｂ−ブタジエン）、ポリ（スチレン−ｂ−イソプレン）、ポリ（スチレン−ｂ−アルケニル芳香族）、ポリ（イソプレン−ｂ−エチレンオキシド）、ポリ（スチレン−ｂ−（エチレン−プロピレン））、ポリ（エチレンオキシド−ｂ−カプロラクトン）、ポリ（ブタジエン−ｂ−エチレンオキシド）、ポリ（スチレン−ｂ−ｔ−ブチル（メタ）アクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート−ｂ−ｔ−ブチルメタクリレート）、ポリ（エチレンオキシド−ｂ−プロピレンオキシド）、ポリ（スチレン−ｂ−テトラヒドロフラン）、ポリ（スチレン−ｂ−イソプレン−ｂ−エチレンオキシド）、ポリ（スチレン−ｂ−ジメチルシロキサン）、ポリ（メチルメタクリレート−ｂ−ジメチルシロキサン）、又は前述のブロック・コポリマーの少なくとも１つを含む組合せなどのジブロック又はトリブロック・コポリマーが挙げられる。
【００１６】
（エッチング方法）
図１に、本実施形態に係るエッチング方法の一例のフロー図を示す。
【００１７】
本発明者らは、ブロック・コポリマーを用いたパターン形成において、第１のポリマー及び第２のポリマーのいずれか一方のポリマーをエッチング除去する際に、プロセス温度を１０℃以下、好ましくは０℃以下、更に好ましくは−１０℃以下の低温に制御することにより、エッチング後のパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを改善できることを見出した。また、プロセス温度の低温化により、第１のポリマー／第２のポリマーの選択比が向上することがわかった。さらに、プロセス温度の低温化により、エッチングレートが低下するため、エッチングの制御性が向上することがわかった。
【００１８】
即ち、本実施形態のエッチング方法は、図１に示すように、
第１のポリマー及び第２のポリマーを含むブロック・コポリマーが相分離して前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーのパターンが形成された被処理体を、処理ガスのプラズマによって１０℃以下の温度でエッチングして、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーの少なくとも一方のポリマーを除去する工程（Ｓ１０）、
を含む。
【００１９】
本実施形態に係るエッチング方法について、図２を参照して詳細に説明する。図２に、本実施形態に係るエッチング方法の一例を説明するための概略図を示す。なお、図２では、本実施形態に係るエッチング方法のみならず、エッチング対象となる被処理体上へのブロック・コポリマーの形成例についても、簡単に説明する。また、ブロック・コポリマーとして、ポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）を使用する場合を例にとって、説明する。
【００２０】
先ず、ポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）を有機溶媒に溶解した塗布液が用意される。有機溶媒は、使用するブロック・コポリマーに応じて、構成するポリマーと相溶性が高いものであれば、特異限定されることなく、例えばトルエン、プロピレングリコール・モノメチルエーテル・アセテート等が使用される。
【００２１】
次に、例えばスピン塗布法により、被処理体２０上に塗布する。これにより、図２（ａ）に示すように、ポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）の膜２１が形成される。この膜２１においては、図２（ａ）の挿入図に模式的に示すように、ＰＳポリマーとＰＭＭＡポリマーとが互いに混ざり合っている。
【００２２】
次いで、図２（ｂ）に示すように、ポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）の膜２１が形成された被処理体２０を、ヒータプレートＨＰ上に置き、所定の温度に加熱する。これにより、ポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）に相分離が生じ、図２（ｂ）の挿入図に模式的に示すように、ＰＳ領域ＤＳとＰＭＭＡ領域ＤＭとが交互に配列する。ここで、領域ＤＳの幅は、ＰＳの重合度に依存し、領域ＤＭの幅は、ＰＭＭＡの重合度に依存するため、重合度を調整することで、領域ＤＳ及び領域ＤＭが等しいピッチで繰り返し配列された、所望のパターンを形成することができる。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、例えば酸素（Ｏ２）ガス及びアルゴン（Ａｒ）ガス等を含む処理ガスのプラズマによってエッチングすることによりＰＭＭＡ領域ＤＭを選択的にエッチングして、ＰＳ領域ＤＳからなるパターンが形成される。処理ガスとしては、使用するブロック・コポリマーの種類に応じて、ブロック・コポリマーを構成する２種類のポリマーのうち、少なくとも一方のポリマーを選択的にエッチングする処理ガスであれば、特に上述の処理ガスに限定されない。処理ガスの具体例としては、上述したＯ２、Ａｒに加え、四フッ化メタン（ＣＦ４）、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、ジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２）、ヘキサフルオロエタン（ＣＦ３ＣＦ３）、臭素（Ｂｒ）、窒素（Ｎ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、塩素（Ｃｌ２）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）、臭化水素（ＨＢｒ）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）等が挙げられる。これらの処理ガスの中でも、非デポ系の処理ガスを使用することが好ましく、Ｏ２ガス及びＡｒガスの混合ガスを使用することがより好ましい。デポ系の処理ガスを使用した場合、エッチング時の選択比は向上するが、エッチング後にパターンの倒壊等によってウィグリングが発生することがある。
【００２４】
また、Ｏ２ガス及びＡｒガスの混合ガスを使用する場合、追加のガスとして、一酸化炭素（ＣＯ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）を含むことが好ましい。これらのガスを追加することにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲが小さくなるため、好ましい。
【００２５】
エッチング時における処理ガスの流量としては、特に制限はないが、処理ガスの総流量は少ない方が好ましく、Ｏ２ガス及びＡｒガスを使用する場合、Ｏ２ガス及びＡｒガスの総流量は１０００ｓｃｃｍ以下とすることが好ましい。処理ガスの総流量を少なくすることにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲが小さくなる傾向にある。処理ガスの総流量を小さくした場合、上述のように得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲが小さくなるが、エッチングレートが速くなり、エッチング処理の制御が技術的に困難となる場合がある。その場合は、例えば後述する高周波電力の出力等の他の調節手段を調節することにより、エッチング制御性を向上させることが好ましい。
【００２６】
また、Ｏ２ガス及びＡｒガスを使用する場合、ポリマー層の下層の後述する中性膜のエッチングレートを担保できる範囲内において、Ｏ２ガスの分圧を低くしても良い。一般的に、Ｏ２ガスの分圧を低くした場合、ＬＥＲ及び／又はＬＷＲは大きくなるが、残存するＰＳ膜のマスク残量も大きくなる傾向にある。したがって、大きいマスク残量が求められる用途に適用する場合には、Ｏ２ガスの分圧を下げることが好ましい。さらに、Ｏ２ガスの分圧を下げることにより、エッチングレートが下がるため、エッチング制御性が向上する。
【００２７】
また、エッチング時におけるレジデンスタイムは、長くすることが好ましい。他のエッチング条件や装置構成にも依存するが、本実施形態においては、レジデンスタイムは２秒〜１３秒の範囲内とすることが好ましい。このレジデンスタイムの範囲内において、レジデンスタイムは長くすることが好ましい。これにより、ポリマー層の下層の中性膜のエッチングレートが向上し、選択比が向上するため好ましい。なお、レジデンスタイムとは、処理ガスのエッチング装置内のエッチングに寄与する部分における滞留時間を意味し、具体的には、ウエハ面積に電極間の距離を掛けて求めた有効チャンバ体積をＶ（Ｌ）とし、処理室内の圧力をＰ（ｍＴｏｒｒ）とし、前記処理ガスの流量をＳ（ｓｃｃｍ）とした場合に、レジデンスタイムτは、以下の式１で算出される。
【００２８】
τ＝Ｐ・Ｖ／Ｓ（秒）・・・（式１）
また、エッチング時には、後述するエッチング装置の下部電極に、バイアス用の高周波電力（ＬＦ）を印加することが好ましい。バイアス用の高周波電力を印加することにより、処理ガスに起因するエッチング性のイオンの垂射が促進され、ＬＥＲ及び／又はＬＷＲが低いパターンを得ることができる。
【００２９】
本実施形態に係るエッチング方法は更に、Ｓ１０のポリマーを除去する工程の前又は後のいずれか一方に、ポリマー（層）を膜質改善（キュア）する工程を有することが好ましい。これにより、得られるパターンのＬＥＲ及びＬＷＲを更に低減することができる。また、パターンの機械的強度の劣化、更には、膜質の悪化を改善することができる。
【００３０】
膜質改善する方法としては、紫外線（ＵＶ）照射装置を使用して、ポリマー層にＵＶを照射する方法、水素（Ｈ２）ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、ポリマー層にプラズマ処理を施す方法等が挙げられる。なお、プラズマ処理で使用されるＨ２ガスを含む処理ガスは、一般的に、Ｈ２ガス、窒素（Ｎ２）ガス及びメタン（ＣＨ４）ガスの混合ガス、又は、Ｈ２ガス及びＡｒガスの混合ガス等が使用される。
【００３１】
（被処理体）
本実施形態のエッチング方法を実施できる、ブロック・コポリマー層が形成される被処理体としては、特に制限されず、例えば、電子部品用の基板や、該基板に所定の配線パターンが形成されたもの、等を使用することができる。より具体的には、前記基板として、シリコンウェーハ基板、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板、ガラス基板、等を使用することができる。また、配線パターンの材料の具体例としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が挙げられる。
【００３２】
また、被処理体は、上述した基板上に、例えば中性膜が形成されたものを使用しても良い。中性膜としては、特に限定されず、従来公知のものを使用することができる。中性膜の製造例としては、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）とのランダム共重合体を、所定の溶媒に溶解したものを被処理体上に塗布し、数分乃至数時間熱処理することなどが挙げられる。さらに、被処理体、上述した基板と中性膜との間に、無機系の膜（無機膜）及び／又は有機系の膜（有機膜）が設けられたものであっても良い。無機膜としては、例えば、無機反射防止膜（無機ＡＲＣ）が挙げられる。有機膜としては、有機反射防止膜（有機ＢＡＲＣ）、多層レジスト法における下層膜、等が挙げられる。
【００３３】
なお、本実施形態に係るエッチング方法では、第１のポリマー又は第２のポリマーのいずれか一方のみをエッチングしても良いし、エッチングされたポリマーとは逆の、残存するポリマーをマスクとして、エッチングされたポリマーの下層に存在し得る例えば中性膜等の下層膜もエッチングする構成であっても良い。
【００３４】
（エッチング装置）
次に、本実施形態に係るエッチング方法を実施可能なエッチング装置の一例について、図３を参照しながら説明する。図３に、実施形態に係る容量結合型プラズマエッチング装置の一例の概略構成図を示す。
【００３５】
一実施形態に係るプラズマエッチング装置１０１は、マグネトロン型反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＲＩＥ）装置として構成されている。
【００３６】
プラズマエッチング装置１０１は、例えばアルミニウム又はステンレス鋼等の金属より構成され、接地されているチャンバＣを有している。
【００３７】
チャンバＣの内部には、例えばウエハＷを載置するための載置台１０２が設けられている。載置台１０２は、例えばアルミニウム等から構成され、絶縁部材１０３を介して導体より形成される支持部１０４に支持されている。
【００３８】
載置台１０２の上面の周囲には、例えばシリコンや石英等から形成されるフォーカスリング１０５が配置されている。載置台１０２の上面には、ウエハＷを静電吸着力により保持するための静電チャック１０６が設けられている。
【００３９】
載置台１０２及び支持部１０４は、ボールネジ１０７を含む昇降機構により昇降可能に構成されている。また、この昇降機構を含む支持部１０４の下方領域は、ステンレス鋼等から形成されるベローズ１０８で覆われている。ベローズ１０８の外側にはベローズカバー１０９が設けられている。
【００４０】
フォーカスリング１０５の下面は、バッフル板１１０に接続されており、フォーカスリング１０５は、バッフル板１１０、支持部１０４及びベローズ１０８を介してチャンバＣと導通している。
【００４１】
チャンバＣは、上部チャンバ１０１ａと、この上部チャンバ１０１ａより径が大きい下部チャンバ１０１Ｃとを有する。下部チャンバ１０１ｂの壁側には、排気口１１１が形成されている。排気口１１１には、排気管を介して排気装置１１２が接続されている。排気装置１１２としては、例えば真空ポンプ等が使用され、これを作動させることにより、チャンバＣ内の処理空間を所定の真空度まで減圧することができる。
【００４２】
下部チャンバ１０１ｂの側壁には、ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ１１３が取り付けられている。
【００４３】
載置台１０２又は後述する上部電極として構成されるシャワーヘッド１２０の少なくとも一方には、整合器１１４を介してプラズマ生成及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）用の第１の高周波電源１１５が電気的に接続されている。第１の高周波電源１１５は、プラズマ生成用の高周波電力（ＨＦ）として、例えば１００Ｗ〜３００Ｗの出力を有する高周波電力を載置台１０２又はシャワーヘッド１２０に供給する。なお、図３の例では、載置台１０２、即ち下部電極に、第１の高周波電源１１５が電気的に接続されている例を示す。
【００４４】
プラズマ生成用の高周波電力（ＨＦ）の出力は、限定されないが、１００Ｗ〜３００Ｗの出力範囲においては、高出力とすることが好ましい。プラズマ生成用の高周波電力（ＨＦ）の出力を大きくすることにより、エッチング後のパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減することができる。また、エッチング後のマスク残量を大きくすることができる。
【００４５】
載置台１０２には、また、整合器１２５を介して第２の高周波電源１２６が電気的に接続されていることが好ましい。第２の高周波電源１２６は、バイアス用の高周波電力（ＬＦ）として、例えば０Ｗ〜１００Ｗの出力を有する高周波電力を載置台１０２に重畳的に供給する。例えば、中性膜上にブロック・コポリマーが形成されている被処理体に対して、エッチングするポリマー膜及びこのポリマー膜の下層の中性膜をエッチングする場合、中性膜は比較的硬い膜であるため、選択比が十分に取れないことがある。この場合、バイアス用の高周波電力を印加して、エッチングするポリマー膜及びこのポリマー膜の下層の中性膜を一気にエッチングすることにより、選択比を大きく取ることができる。
【００４６】
なお、バイアス用の高周波電力（ＬＦ）は、間欠的、即ちパルス状に印加することが好ましい。これにより、ＰＳ膜及びこのＰＳ膜の下層の中性膜の膜残量（マスク残量）を大きくすることができる。
【００４７】
なお、高周波電力が印加されている時間をＴｏｎとし、印加されていない時間をＴｏｆｆとした場合、１／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）の周波数のパルス状の高周波電力が電極に印加される。一般的に、１／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）の周波数は、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度である。また、この場合、デューティー比は、印加されている時間Ｔｏｎ及び印加されていない時間Ｔｏｆｆの総時間に対する印加されている時間Ｔｏｎの比率、すなわち、Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）で示される。デューティー比は、一般的に、１０％〜９０％である。
【００４８】
バイアス用の高周波電力（ＬＦ）の出力は、限定されないが、０Ｗ〜１００Ｗの出力範囲においては、高出力とすることが好ましい。バイアス用の高周波電力（ＬＦ）の出力を大きくすることにより、エッチング後のパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減することができる。しかしながら、高周波電力がプラズマの生成に影響を及ぼし、エッチングの制御が困難となるため、バイアス用の高周波電力（ＬＦ）の出力は、好ましくは１００Ｗ程度とする。
【００４９】
チャンバＣの天井部には、シャワーヘッド１２０が設けられている。シャワーヘッド１２０は、接地電位に保持され、上部電極としても機能する。
【００５０】
静電チャック１０６は、導電膜より構成される電極１０６ａを一対の絶縁シート１０６ｂの間に挟みこんだもの等を使用することができる。電極１０６ａには、直流電圧源１１６が電気的に接続されている。ウエハＷは、直流電圧源１１６からの直流電圧による静電淫欲によって、静電チャック１０６に静電吸着される。
【００５１】
載置台１０２の内部には、例えば円周方向に延在する冷媒室１１７が設けられている。冷媒室１１７には、図示しないチラーユニットより配管１１７ａ、１１７ｂを介して所定の温度の冷媒が循環供給される。載置台１０２上のウエハＷは、循環する冷媒の温度によって、所定の処理温度に制御される。
【００５２】
また、静電チャック１０６の上面とウエハＷの裏面との間には、ガス供給機構１１８からの伝熱ガス、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスが、ガス供給ライン１１９を介して供給される。ガス供給機構１１８は、エッチング加工のウエハ面内均一性を高めるために、ウエハ中心部とウエハ周縁部とで、ガス圧を独立的に制御可能となるよう設けられる。
【００５３】
シャワーヘッド１２０は、その下面が載置台１０２の上面と平行に対向して配置され、このシャワーヘッド１２０の下面には、多数のガス吐出口１２２が設けられている。また、シャワーヘッド１２０の内部であって、ガス吐出面の上部には、ガス吐出口１２２と連通するバッファ室１２１が設けられている。バッファ室１２１のガス導入口１２０ａには、ガス供給配管１２３ａを介してガス供給源１２３が接続されている。このガス供給源１２３からバッファ室１２１には、処理ガスが供給される。
【００５４】
上部チャンバ１０１ａの周囲には、環状または同心状に延在するダイポールリング磁石１２４が配置されている。ダイポールリング磁石１２４は、複数個例えば１６個の異方性セグメント柱状磁石を周方向に一定間隔で配列する等によって、全体として一方向に向う一様な水平磁界を形成することができるよう構成される。ダイポールリング磁石１２４を配置することにより、載置台１０２とシャワーヘッド１２０との間の空間には、第１の高周波電源１１５からの高周波電力により鉛直方向にＲＦ電界が形成されるとともに、水平方向に磁界が形成される。これらの直交電磁界を用いるマグネトロン放電により、載置台１０２の表面近傍には高密度のプラズマが生成される。
【００５５】
上記構成のプラズマエッチング装置は、制御部１３０によって、統括的に制御される。制御部１３０は、ＣＰＵ１３１（Central  Processing  Unit），ＲＯＭ１３２（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ１３３（Random  Access  Memory）を有する。ＣＰＵ１３１は、ＲＡＭ１３３等の記憶領域に格納された各種レシピに従ってプラズマ処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、処理室内温度（上部電極温度、処理室の側壁温度、ＥＳＣ温度など）、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、処理ガスの流量、伝熱ガスの流量などが記載されている。
【００５６】
次に、具体的な実施形態を挙げて、本発明をより詳細に説明する。なお、本明細書においては、全ての実施形態で、ブロック・コポリマーとしてポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）を使用し、Ａｒガス及びＯ２ガスを含む処理ガスによりポリメタクリル酸メチルを選択的にエッチングしたが、本発明はこの点において限定されない。
【００５７】
（第１の実施形態）
第１のポリマー及び第２のポリマーのいずれか一方のポリマーをエッチング除去する際に、プロセス温度を低温に制御することにより、エッチング後のパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを改善できることを確認した実施形態について、説明する。
【００５８】
少なくとも中性膜が形成された被処理体上に、上述した方法により、ポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）を形成した。この被処理体を所定の温度に加熱することにより、ＰＳとＰＭＭＡとが所定のピッチで交互に配列した被処理体を得た。
【００５９】
得られた被処理体を、図３に一例を示したエッチング装置を用いて、ＰＭＭＡ及びＰＭＭＡの下層の中性膜を選択的にエッチングした。エッチング条件としては、
ガス種／ガス流量：  Ｏ２／Ａｒ＝２０〜３０／３４０〜５１０ｓｃｃｍ：
被処理体の下部温度：  １０℃又は−１０℃：
エッチング時間：１５秒：
とし、その他のエッチング条件は同一にした。
【００６０】
なお、被処理体の下部温度は、図３の冷媒室１１７に冷媒を導入することにより、被処理体の下部が１０度又は−１０度となるように制御した。
【００６１】
表１に、各エッチング条件でのエッチング後の微細パターンに関する結果の一例を示す。
【００６２】
【表１】
2015050201.tif 000003
表１に示されるように、被処理体の温度、即ちエッチング温度を１０℃から−１０℃へとより低温にすることにより、得られるパターンのＬＥＲ及びＬＷＲを低減することが可能であることがわかった。なお、表１には示していないが、被処理体の温度が１０℃の実施形態は、被処理体の温度が常温である実施形態と比して、十分に低いＬＥＲ及びＬＷＲを有している。
【００６３】
また、表１に示されるように、エッチング温度を低温にすることにより、ＰＳ膜及びＰＳ膜の下層の中性膜の膜残量（マスク残量）は多くなった。これは、エッチング温度を低温にすることにより、ＰＳ膜のエッチングレートに対して、ＰＭＭＡ膜及びこのＰＭ膜の下層の中性膜のエッチングレートが相対的に高くなったためであると考えられる。
【００６４】
以上の結果より、エッチング温度を低温にすることにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを改善可能であると共に、エッチング時のマスク選択比を改善可能であることがわかった。
【００６５】
（第１の実施形態の変形例）
また、第１の実施形態の変形例として、ＰＳとＰＭＭＡとが所定のピッチで交互に配列した被処理体に対して、下記のエッチング条件でＰＭＭＡ及びＰＭＭＡの下層の中性膜を選択的にエッチングした。エッチング条件としては、
ガス種／ガス流量：  Ｏ２／Ａｒ＝４０〜６０／６８０〜１０２０ｓｃｃｍ：
被処理体の下部温度：  １０℃又は２０℃：
エッチング時間：３２秒（１０℃の実施形態）又は１５秒（２０℃の実施形態）：
とし、その他のエッチング条件は同一にした。
【００６６】
各々の実施形態について、ＰＭＭＡのエッチングレートＥＲＰＭＭＡと、ＥＲＰＳとを求め、その比の値ＥＲＰＭＭＡ／ＥＲＰＳを求めた。その結果、被処理体の下部温度が１０℃である実施形態のエッチングレート比ＥＲＰＭＭＡ／ＥＲＰＳは５．０であり、被処理体の下部温度が２０℃である実施形態のエッチングレート比ＥＲＰＭＭＡ／ＥＲＰＳは１．６であった。この結果、エッチング温度を低温にすることにより、エッチング時のマスク選択比を改善できることがわかった。
【００６７】
（第１の実施形態の更なる変形例）
また、第１の実施形態の更なる変形例として、ＰＳとＰＭＭＡとが所定のピッチで交互に配列した被処理体に対して、下記のエッチング条件でＰＭＭＡ及びＰＭＭＡの下層の中性膜を選択的にエッチングした。エッチング条件としては、
ガス種／ガス流量：  Ｏ２／Ａｒ＝４０〜６０／６８０〜１０２０ｓｃｃｍ：
被処理体の下部温度：  １０℃又は３０℃：
エッチング時間：１０秒：
とし、その他のエッチング条件は同一にした。
【００６８】
表２に、各エッチング条件でのエッチング後の微細パターンに関する結果の一例を示す。
【００６９】
【表２】
2015050201.tif 000004
表２に示されるように、被処理体の温度、即ちエッチング温度を３０℃から１０℃へとより低温にすることにより、ＰＳ膜及び中性膜の膜残量（マスク残量）は多くなった。即ち、本実施形態においても、エッチング温度を低温にすることにより、エッチング時のマスク選択比を改善可能であることがわかった。
【００７０】
以上、第１の実施形態によって、プロセス温度を低温に制御することにより、エッチング後のパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲ、マスク選択比を改善できることがわかった。
【００７１】
（第２の実施形態）
プラズマ生成用の高周波電力（ＨＦ）及びバイアス用の高周波電力（ＬＦ）を調節することにより、ＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減できることを確認した実施形態について、説明する。
【００７２】
先ず、プラズマ生成用の高周波電力（ＨＦ）を調節することにより、ＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減できることを確認した実施形態について、説明する。
【００７３】
ＰＳとＰＭＭＡとが所定のピッチで交互に配列した被処理体に対して、下記のエッチング条件でＰＭＭＡを選択的にエッチングした。エッチング条件としては、
高周波電力：  ＨＦ／ＬＦ＝１００，２００又は３００Ｗ／１００Ｗ：
ガス種類及びガス流量：  Ｏ２／Ａｒ＝４０〜６０／６８０〜１０２０ｓｃｃｍ：
エッチング時間：  １５秒（ＨＦ＝１００Ｗの実施形態）、１０秒（ＨＦ＝２００Ｗの実施形態）又は８秒（ＨＦ＝３００Ｗの実施形態）：
とした。
【００７４】
表３に、各エッチング条件でのエッチングの微細パターンに関する結果の一例を示す。
【００７５】
【表３】
2015050201.tif 000005
表３に示されるように、プラズマ生成用の高周波電力（ＨＦ）の出力を大きくすることにより、ＬＥＲ及びＬＷＲを低減できることがわかった。また、プラズマ生成用の高周波電力（ＨＦ）の出力を大きくすることにより、ＰＳ膜の膜残量（マスク残量）を改善可能であることがわかった。
【００７６】
（第２の実施形態の変形例）
次に、エッチング装置の下部電極に、バイアス用の高周波電力（ＬＦ）を印加することによって、ＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減できることを確認した実施形態について、説明する。
【００７７】
ＰＳとＰＭＭＡとが所定のピッチで交互に配列した被処理体に対して、下記のエッチング条件でＰＭＭＡを選択的にエッチングした。エッチング条件としては、
高周波電力：  ＨＦ／ＬＦ＝２００Ｗ／０，５０又は１００Ｗ：
ガス種類及びガス流量：  Ｏ２／Ａｒ＝４０〜６０／６８０〜１０２０ｓｃｃｍ：
被処理体の下部温度：１０℃：
エッチング時間：  ８０秒（ＬＦ＝０Ｗの実施形態）、１５秒（ＬＦ＝５０Ｗの実施形態）又は１０秒（ＬＦ＝１００Ｗの実施形態）：
とし、その他のエッチング条件は同一にした。
【００７８】
表４に、各エッチング条件でのエッチング後の微細パターンに関する結果の一例を示す。
【００７９】
【表４】
2015050201.tif 000006
表４に示されるように、バイアス用の高周波電力（ＬＦ）を印加することで、エッチング後のパターンのＬＥＲ及びＬＷＲを低減できることがわかった。また、バイアス用の高周波電力（ＬＦ）を印加することで、ＰＳ膜の膜残量（マスク残量）を改善可能であることがわかった。
【００８０】
以上、第２の実施形態によって、プラズマ生成用の高周波電力（ＨＦ）及びバイアス用の高周波電力（ＬＦ）を調節することにより、ＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減できることがわかった。
【００８１】
（第３の実施形態）
次に、エッチング工程の前又は後に、ポリマーの膜質改善を行うことにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減できることを確認した実施形態について、説明する。
【００８２】
ＰＳとＰＭＭＡとが所定のピッチで交互に配列した被処理体に対して、下記のエッチング条件でＰＭＭＡを選択的にエッチングした。エッチング条件としては、
ガス種類及びガス流量：  Ｏ２／Ａｒ＝４０〜６０／６８０〜１０２０ｓｃｃｍ：
被処理体の下部温度：１０℃：
とした。
【００８３】
その後、Ｈ２ガス及びＡｒガスを含む処理ガスのプラズマ処理より、残存しているＰＳポリマー層の膜質改善を行った。
【００８４】
得られたパターンのＬＥＲは２．５ｎｍであり、ＬＷＲは２．５ｎｍであった。また、ＰＳ膜の膜残量は１３．９ｎｍであり、パターンの底部の線幅は、１１．０ｎｍであった。このことから、本実施形態に係るエッチング工程の前後に膜質改善工程を行うことにより、ＬＷＲ及び／又はＬＥＲを改善可能であることがわかった。また、エッチング時のマスク選択比を改善可能であることがわかった。
【００８５】
なお、本実施形態においては、膜質改善する工程を、エッチング工程の後に実施する実施形態について説明したが、本発明はこの点において限定されず、エッチング工程の前に実施しても良い。また、膜質改善する方法は、Ｈ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いる方法について説明したが、本発明はこの点において限定されず、ＵＶ照射する方法等を採用しても良い。
【００８６】
以上、第３の実施形態によって、エッチング工程の前又は後に、ポリマー膜の膜質改善処理を実施することによって、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを改善できることがわかった。
【００８７】
（第４の実施形態）
次に、エッチング工程時の処理ガスの流量を少なくすることにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減できることを確認した実施形態について、説明する。
【００８８】
ＰＳとＰＭＭＡとが所定のピッチで交互に配列した被処理体に対して、下記のエッチング条件でＰＭＭＡ及びＰＭＭＡの下層の中性膜を選択的にエッチングした。例えば圧力を３０ｍＴｏｒｒとした場合のエッチング条件を、
ガス種類及びガス流量（酸素分圧）：  Ｏ２／Ａｒ＝４０〜６０／６８０〜１０２０ｓｃｃｍ（１．７ｍＴｏｒｒ）、１２．８〜１９．２／３４０〜５１０ｓｃｃｍ（１．１ｍＴｏｒｒ）又は２５．６〜３８．４／６８０〜１０２０ｓｃｃｍ（１．１ｍＴｏｒｒ）：
とし、その他のエッチング条件は同一にした。
【００８９】
表５に、各エッチング条件でのエッチング後の微細パターンに関する結果の一例を示す。
【００９０】
【表５】
2015050201.tif 000007
表５の例７と例８との比較から明らかであるように、エッチング時の処理ガスの総流量を低くすることにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減できることがわかった。
【００９１】
また、表５の例７と例９との比較から明らかであるように、エッチング時の処理ガスにおける、Ｏ２ガスの分圧を低くすることにより、エッチング時のマスク残量を改善できることがわかった。
【００９２】
以上、第４の実施形態により、エッチング時の処理ガスの総流量及びＯ２ガスの分圧を制御することにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを改善できることがわかった。
【００９３】
（第５の実施形態）
次に、処理ガスとして、Ｏ２ガス及びＡｒガスの混合ガスにＣＯ又はＣＯ２を添加することにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減できることを確認した実施形態について、説明する。
【００９４】
ＰＳとＰＭＭＡとが所定のピッチで交互に配列した被処理体に対して、下記のエッチング条件でＰＭＭＡ及びＰＭＭＡの下層の中性膜を選択的にエッチングした。エッチング条件としては、
ガス種類及びガス流量：  Ｏ２／Ａｒ／ＣＯ＝４０〜６０／６８０〜１０２０／０又は４０〜６０ｓｃｃｍ：
被処理体の下部温度：１０℃：
とし、その他のエッチング条件は同一にした。
【００９５】
表６に、各エッチング条件でのエッチング後の微細パターンに関する結果の一例を示す。
【００９６】
【表６】
2015050201.tif 000008
表６に示されるように、エッチングの処理ガスとして、ＣＯを添加することにより、得られるパターンの表面のＬＥＲ及び／ＬＷＲを改善できることがわかった。なお、本実施形態においては、添加ガスとしてＣＯを選択したが、ＣＯ２を添加した場合であっても同様にＬＥＲ及び／又はＬＷＲを改善することができる。
【００９７】
以上、第５の実施形態により、エッチング時の処理ガスに、ＣＯ又はＣＯ２を添加することにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを改善できることがわかった。
【００９８】
（第６の実施形態）
次に、エッチング時のレジデンスタイムを制御することにより、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲを低減できることを確認した実施形態について、説明する。
【００９９】
ＰＳとＰＭＭＡとが所定のピッチで交互に配列した被処理体に対して、下記のエッチング条件でＰＭＭＡ及びＰＭＭＡの下層の中性膜を選択的にエッチングした。エッチング条件としては、
レジデンスタイム：  １．２２秒、１．８３秒、４．２７秒、１３．４２秒：
被処理体の下部温度：１０℃：
とし、その他のエッチング条件は同一にした。
【０１００】
一例として、レジデンスタイムが４．２７秒の実施形態において、得られたパターンのＬＥＲは１．６ｎｍであり、ＬＷＲは１．８ｎｍであった。また、ＰＳ膜及びＰＳ膜の下層の中性膜の膜残量は２０．５ｎｍであった。なお、他のエッチング条件（レジデンスタイム）においても、良好なラフネス特性を有するパターンが得られた。
【０１０１】
このことから、第５の実施形態に係るエッチング方法において、レジデンスタイムを制御することにより、ＰＭＭＡ膜の下層の中性膜のエッチングレートが向上し、選択比が向上するため、ＰＳ膜及びこのＰＳ膜の下層の中性膜の膜残量（マスク残量）を大きくすることができることがわかった。また、本実施形態に係るエッチング方法は、被処理体の温度を１０℃以下の温度でエッチングするため、得られるパターンのＬＥＲ及び／又はＬＷＲが良好である。
【０１０２】
以上、本発明の実施形態を具体的に説明してきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、これらの実施形態を、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、変更する、変形する、及び／又は組み合わせることができる。
【０１０３】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
【符号の説明】
【０１０４】
２０        被処理体
２１        膜
１０１      プラズマエッチング装置
１０２      載置台
１０３      絶縁部材
１０４      支持部
１０５      フォーカスリング
１０６      静電チャック
１１１      排気口
１１２      排気装置
１１３      ゲートバルブ
１１４      整合器
１１５      第１の高周波電源
１１６      直流電圧源
１１７      冷媒室
１１８      ガス供給機構
１１９      ガス供給ライン
１２０      シャワーヘッド
１２１      バッファ室
１２２      ガス吐出口
１２３      ガス供給源
１２４      ダイポールリング磁石
１２５      整合器
１２６      第２の高周波電源
１３０      制御部
【図１】
2015050201.tif 000009
【図２】
2015050201.tif 000010
【図３】
2015050201.tif 000011