(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システム内の基板上の有機反射防止コーティング（ＡＲＣ）層をエッチングする方法であって、
窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）からなり、窒素（Ｎ２）及び水素（Ｈ２）の流量が酸素（Ｏ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）の流量を超える量であって、さらに、ヘリウム（Ｈｅ）を含むことができるプロセスガスを導入することと、
前記プラズマ処理システム内で、前記プロセスガスからプラズマを生成することと、
前記有機ＡＲＣ層を有する前記基板を前記プラズマにさらすこととを具備する方法。
【請求項２】
前記有機ＡＲＣ層を有する前記基板を前記プラズマにさらすことは、前記有機ＡＲＣ層をエッチングするのに必要とされる時間である第１の期間実行される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の期間は、終点検出によって決められる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記終点検出は、光放射分光を備えている請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の期間は、前記有機ＡＲＣ層をエッチングする時間に相当し、第２の期間によって延長される請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の期間は、前記第１の期間の一部である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
基板上の薄膜をエッチングするための２層マスクを形成する方法であって、
前記基板上に前記薄膜を形成することと、
前記薄膜上に有機反射防止コーティング（ＡＲＣ）層を形成することと、
前記有機ＡＲＣ層上にフォトレジストパターンを形成することと、
窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）及び酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）からなり、窒素（Ｎ２）及び水素（Ｈ２）の流量が酸素（Ｏ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）の流量を超える量であって、さらに、ヘリウム（Ｈｅ）を含むことができるプロセスガスを用いて、前記有機ＡＲＣ層をプラズマエッチングすることにより、前記フォトレジストパターンを前記有機ＡＲＣ層に転写することとを具備する方法。
【請求項８】
前記有機ＡＲＣ層の前記エッチングは、前記有機ＡＲＣ層をエッチングするのに必要とされる時間である第１の期間実行される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の期間は、終点検出によって決められる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記終点検出は、光放射分光を備えている請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の期間は、前記有機ＡＲＣ層をエッチングする時間に相当し、第２の期間によって延長される請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の期間は、前記第１の期間の一部である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
プラズマ処理システム内の基板上の有機反射防止コーティング（ＡＲＣ）層に高アスペクト比の形態をエッチングする方法であって、
アンモニア（ＮＨ３）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）からなり、アンモニア（ＮＨ３）の流量が酸素（Ｏ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）の流量を超える量であって、さらに、ヘリウム（Ｈｅ）を含むことができるプロセスガスを導入することと、
前記プラズマ処理システム内で、前記プロセスガスからプラズマを生成することと、
前記有機ＡＲＣ層を有する前記基板を前記プラズマにさらすこととを具備し、
前記高アスペクト比の形態は、１に対して３以上のアスペクト比を備えている方法。
【請求項１４】
前記ヘリウムの流量は、５ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍの範囲内である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記有機ＡＲＣ層を有する前記基板を前記プラズマにさらすことは、前記有機ＡＲＣ層をエッチングするのに必要とされる時間である第１の期間実行される請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の期間は、終点検出によって決められる請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記終点検出は、光放射分光を備えている請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の期間は、前記有機ＡＲＣ層をエッチングする時間に相当し、第２の期間によって延長される請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の期間は、前記第１の期間の一部である請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＮＨ３の流量は、５０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍである請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＣＯの流量は、５ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍである請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
基板上の薄膜をエッチングするための２層マスクを形成する方法であって、
前記基板上に前記薄膜を形成することと、
前記薄膜上に有機反射防止コーティング（ＡＲＣ）層を形成することと、
前記有機ＡＲＣ層上にフォトレジストパターンを形成することと、
アンモニア（ＮＨ３）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）からなり、アンモニア（ＮＨ３）の流量が酸素（Ｏ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）の流量を超える量であって、さらに、ヘリウム（Ｈｅ）を含むことができるプロセスガスを用いて、前記有機ＡＲＣ層に高アスペクト比の形態をプラズマエッチングすることによって、前記フォトレジストパターンを前記有機ＡＲＣ層に転写することとを備え、
前記高アスペクト比の形態は、１に対して３以上のアスペクト比を備えている方法。
【請求項２３】
前記ヘリウムの流量は、５ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍの範囲内である請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記有機ＡＲＣ層の前記エッチングは、前記有機ＡＲＣ層をエッチングするのに必要とされる時間である第１の期間実行される請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の期間は、終点検出によって決められる請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記終点検出は、光放射分光を備えている請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の期間は、前記有機ＡＲＣ層をエッチングする時間に相当し、第２の期間によって延長される請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２の期間は、前記第１の期間の一部である請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ＮＨ３の流量は、５０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍである請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
前記ＣＯの流量は、５ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍである請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
プラズマ処理システム内の基板上の有機反射防止コーティング（ＡＲＣ）層に、形態をエッチングする方法であって、
アンモニア（ＮＨ３）、一酸化炭素（ＣＯ）及び酸素（Ｏ２）からなり、アンモニア（ＮＨ３）の流量が酸素（Ｏ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）の流量を超える量であって、さらに、ヘリウム（Ｈｅ）を含むことができるプロセスガスを導入することと、
前記プラズマ処理システム内で、前記プロセスガスからプラズマを生成することと、
前記有機ＡＲＣ層を有する前記基板を前記プラズマにさらすこととを具備する方法。
【請求項３２】
前記ＮＨ３の流量は、５０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍの範囲内であり、前記Ｏ２の流量は、５ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの範囲内であり、前記ＣＯの流量は、５ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍの範囲内である請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ヘリウムの流量は、５ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍの範囲内である請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記有機ＡＲＣ層を有する前記基板を前記プラズマにさらすことは、前記有機ＡＲＣ層をエッチングするのに必要とされる時間である第１の期間実行される請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の期間は、終点検出によって決められる請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記終点検出は、光放射分光を備えている請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１の期間は、前記有機ＡＲＣ層をエッチングする時間に相当し、第２の期間によって延長される請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記第２の期間は、前記第１の期間の一部である請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
基板上の薄膜をエッチングするための２層マスクを形成する方法であって、
前記基板上に前記薄膜を形成することと、
前記薄膜上に、有機反射防止コーティング（ＡＲＣ）層を形成することと、
前記有機ＡＲＣ層上にフォトレジストパターンを形成することと、
アンモニア（ＮＨ３）、一酸化炭素（ＣＯ）及び酸素（Ｏ２）からなり、アンモニア（ＮＨ３）の流量が酸素（Ｏ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）の流量を超える量であって、さらに、ヘリウム（Ｈｅ）を含むことができるプロセスガスを用いて、前記有機ＡＲＣ層に形態をプラズマエッチングすることにより、前記有機ＡＲＣ層に前記フォトレジストパターンを転写することとを具備する方法。
【請求項４０】
前記ＮＨ３の流量は、５０ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍの範囲内であり、前記Ｏ２の流量は、５ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの範囲内であり、前記ＣＯの流量は、５ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍの範囲内である請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記ヘリウムの流量は、５ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍの範囲内である請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記有機ＡＲＣ層の前記エッチングは、前記有機ＡＲＣ層をエッチングするのに必要とされる時間である第１の期間実行される請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記第１の期間は、終点検出によって決められる請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記終点検出は、光放射分光を備えている請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１の期間は、前記有機ＡＲＣ層をエッチングする時間に相当し、第２の期間によって延長される請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記第２の期間は、前記第１の期間の一部である請求項４５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この非仮出願は、２００２年１２月２３日に出願された米国仮出願第６０／４３５，２８６号、２００３年６月３０日に出願された米国仮出願第６０／４８３，２３５号、および２００３年６月３０日に出願された米国仮出願第６０／４８３，２３４号の利益を主張し、それらの内容全体が参照してここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、基板をプラズマ処理する方法及び装置に関し、より具体的には、２層フォトレジストのドライ現像の方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体処理中、シリコン基板上にパターン形成された、細線に沿って、あるいは、ビアまたはコンタクト内の、材料を除去またはエッチングするために、（ドライ）プラズマエッチプロセスを用いることができる。プラズマエッチプロセスは、一般に、処理チャンバ内で、半導体基板を、上に重ねてパターン形成される保護層、例えば、フォトレジスト層と位置決めすることを必要とする。該基板が、一旦、該チャンバ内で位置決めされると、イオン化可能な分解性ガス混合物が、予め指定された流量で該チャンバ内に導入されると共に、周囲のプロセス圧力を実現するために、真空ポンプが絞り調整される。その後、存在するガス活性種の一部が、誘導性または容量性の高周波（ＲＦ）電力、あるいは、例えば、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を用いたマイクロ波電力の伝達によって加熱された電子によってイオン化され、プラズマが形成される。また、該加熱された電子は、周囲のガス活性種のうちの一部の活性種を分解するように作用して、露出面のエッチング化学作用に適した反応物活性種を生成する。プラズマが一旦、形成されると、上記基板の選択された面が、該プラズマによってエッチングされる。該プロセスは、該基板の選択された領域の様々な形態（ｆｅａｔｕｒｅ：例えば、トレンチ、ビア、コンタクト等）をエッチングするために、望ましい反応物及びイオン群の適切な濃度を含む適切な条件を達成するように調整される。エッチングが必要なこのような基板材料は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、低誘電率膜材料、ポリシリコン及び窒化シリコンを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、基板をプラズマ処理する方法及び装置、および２層フォトレジストのドライ現像のための方法及び装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの態様においては、プラズマ処理システム内の基板上の反射防止コーティング（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｃｏａｔｉｎｇ；ＡＲＣ）層をエッチングする方法及び装置を説明する。窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）及び酸素（Ｏ）を集合的に含有する、１つ以上のガスを備えるプロセスガスが導入される。プラズマは、上記プラズマ処理システム内で、該プロセスガスから形成される。上記基板は、該プラズマにさらされる。
【０００６】
また、基板上の薄膜をエッチングするために、２層マスクを形成するための方法及び装置について説明する。該薄膜は、該基板上に形成される。反射防止コーティング（ＡＲＣ）層は、該薄膜上に形成される。フォトレジストパターンは、該ＡＲＣ層上に形成される。該フォトレジストパターンは、窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）及び酸素（Ｏ）を集合的に含有する、１つ以上のガスを備えるプロセスガスを利用して該ＡＲＣ層をエッチングすることにより、該ＡＲＣ層に転写される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
材料処理方法において、パターンエッチングは、フォトレジスト等の感光性材料からなる薄い層を、基板の上面に適用する（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）ことを含み、すなわち、エッチング中に、このパターンを下にある薄膜に転写するためのマスクを形成するために、後にパターン形成される。該感光性材料のパターニングは、一般に、例えばマイクロリソグラフィシステムを用いた感光性材料のレチクル（及び関連する光学系）を介した発光源による露光と、その後の、現像液を用いた、該感光性材料の露光領域の除去（ポジ型フォトレジストの場合）、または非露光領域の除去（ネガ型レジストの場合）とを必要とする。多層マスクは、薄膜中の形態をエッチングするために実施することができる。例えば、図１Ａから１Ｃに示すように、従来のリソグラフィ技術及び有機反射防止コーティング（ＡＲＣ）層７を用いて形成されたパターン２を有する感光層３を備える２層マスク６は、薄膜４をエッチングするためのマスクとして用いることができ、感光層３中のマスクパターン２は、薄膜４のためのメインエッチング工程に先んずる独立したエッチング工程を用いて、ＡＲＣ層７に転写される。
【０００８】
一実施形態において、窒素（Ｎ）含有ガス、水素（Ｈ）含有ガス及び酸素（Ｏ）含有ガスを含むプロセスガスは、２層フォトレジストのドライ現像の方法として用いられる。あるいは、窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）及び酸素（Ｏ）のうちの２つ以上を単一のガスに含有させることができる。例えば、アンモニア／酸素（ＮＨ３／Ｏ２）をベースとする化学的性質は、２層フォトレジストのドライ現像の方法として導入することができる。代替の実施形態においては、窒素／水素／酸素（Ｎ２／Ｈ２／Ｏ２）をベースとする化学的性質を、上記有機ＡＲＣ層のエッチングを容易にするのに用いることができる。あるいは、前述の２つの化学的性質において、一酸化炭素（ＣＯ）は、付加されることができ、またはＯ２を置換するために、用いられることができる。あるいは、上記プロセスガスは、アンモニア（ＮＨ３）、一酸化炭素（ＣＯ）及び酸素（Ｏ２）を含むことが可能である。あるいは、該プロセスガスは、さらに、ヘリウム（Ｈｅ）を含むことが可能である。このような化学的性質は、１に対して約３以上（約３：１以上、もしくは約３対１以上とも表す）、あるいは１に対して４以上（４：１以上、もしくは４対１以上とも表す）のアスペクト比を有する高アスペクト比の形態を形成するのに用いることができる。
【０００９】
一実施形態によれば、プラズマ処理チャンバ１０と、プラズマ処理チャンバ１０に結合された診断システム１２と、診断システム１２及びプラズマ処理チャンバ１０に結合されたコントローラ１４とを備えるプラズマ処理システム１が図２に示されている。コントローラ１４は、有機ＡＲＣ層をエッチングするための、上述の化学的性質（すなわち、ＮＨ３／Ｏ２、Ｎ２／Ｈ２／Ｏ２、ＮＨ３／ＣＯ、Ｎ２／Ｈ２／ＣＯ、ＮＨ３／Ｏ２／ＣＯ等）のうちの少なくとも１つを含むプロセスレシピを実行するように構成されている。また、コントローラ１４は、診断システム１２から少なくとも１つの終点信号を受け取り、かつ上記プロセスのための終点を正確に決めるために、少なくとも１つの終点信号を後に処理するように構成されている。図示の実施形態において、図２に示すプラズマ処理システム１は、材料処理のためにプラズマを用いる。プラズマ処理システム１は、エッチングチャンバを備えることができる。
【００１０】
図３に示す実施形態によれば、プラズマ処理システム１ａは、プラズマ処理チャンバ１０と、その上に処理すべき基板２５が付着される基板ホルダ２０と、真空ポンピングシステム３０とを備えることができる。基板２５は、例えば、半導体基板、ウェハまたは液晶ディスプレイとすることができる。プラズマ処理チャンバ１０は、例えば、基板２５の表面近傍の処理領域１５でのプラズマの生成を容易にするように構成することができる。イオン化可能なガスまたはガスの混合物は、ガス注入システム（図示せず）を介して導入され、プロセス圧力が調整される。例えば、制御機構（図示せず）は、真空ポンピングシステム３０を絞るのに用いることができる。プラズマは、所定の材料プロセスに固有の材料を生成するために、および／または基板２５の露出面からの材料の除去を補助するために用いることができる。プラズマ処理システム１ａは、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、またはどのようなサイズの基板も処理するように構成することができる。
【００１１】
基板２５は、例えば、静電クランプ装置によって基板ホルダ２０に付着させることができる。さらに、基板ホルダ２０は、例えば、基板ホルダ２０から熱を受け取って、熱を熱交換システム（図示せず）に伝達する、あるいは、加熱時に、該熱交換システムから熱を伝達する再循環冷却流を含む冷却システムをさらに含むことが可能である。また、ガスは、例えば、基板２５と基板ホルダ２０間のガスギャップ熱伝導性を改善するために、裏面ガスシステムを介して基板２５の裏面に供給することができる。このようなシステムは、該基板の温度制御が、高められたまたは低下された温度で必要な場合に用いることができる。例えば、上記裏面ガスシステムは、ヘリウムガスギャップ圧力を、基板２５の中心と縁部との間で、独立して変化させることができる２ゾーンガス供給システムを備えることが可能である。他の実施形態においては、抵抗加熱要素、または熱電気ヒータ／クーラー等の加熱／冷却要素を、基板ホルダ２０内、およびプラズマ処理チャンバ１０のチャンバ壁やプラズマ処理システム１ａ内のいずれかの構成要素に含めることができる。
【００１２】
図３に示す実施形態において、基板ホルダ２０は、それを介して高周波電力が、プロセス空間１５内の処理プラズマに結合される電極を備えることができる。例えば、基板ホルダ２０は、高周波電源４０からインピーダンス整合網（マッチングネットワーク）５０を介して基板ホルダ２０への高周波電力の伝達を介して、高周波電圧で電気的バイアスをかけることができる。この高周波バイアスは、電子を加熱して、プラズマを生成して維持するように作用することができる。この構成において、上記システムは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）リアクタとして動作することができ、上記チャンバ及び上方のガス注入電極は、接地面として機能する。上記高周波バイアスのための典型的な周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲である。プラズマ処理のための高周波システムは、当業者には公知である。
【００１３】
あるいは、高周波電力は、複数の周波数で、上記基板ホルダ電極に印加される。さらに、インピーダンス整合網５０は、反射電力を低減することにより、プラズマ処理チャンバ１０内のプラズマへの高周波電力の伝達を改善するように機能する。整合網の接続形態（例えば、Ｌ型、π型、Ｔ型等）及び自動制御法は、当業者には公知である。
【００１４】
真空ポンプシステム３０は、例えば、最大５０００リットル／秒（以上）のポンピング速度が可能なターボ分子真空ポンプ（ｔｒｕｂｏ−ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｖａｃｕｕｍ  ｐｕｍｐ；ＴＭＰ）と、チャンバ圧力を絞るためのゲートバルブとを含むことが可能である。ドライプラズマエッチングに用いられる従来のプラズマ処理装置においては、１０００から３０００リットル／秒のＴＭＰが一般に用いられる。ＴＭＰは、一般に、５０ｍＴｏｒｒ（トール）未満の低圧処理に有用である。高圧処理の場合（すなわち、約１００ｍＴｏｒｒ以上）、機械的ブースターポンプ及びドライ粗引きポンプを使用することができる。さらに、チャンバ圧力をモニタする装置（図示せず）を、プラズマ処理チャンバ１０に結合することができる。圧力測定装置は、例えば、マサチューセッツ州アンドーバー（Ａｎｄｏｖｅｒ，ＭＡ）のＭＫＳ株式会社（ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．）から市販されているＴｙｐｅ  ６２８Ｂ  Ｂａｒａｔｒｏｎ  ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ  ｍａｎｏｍｅｔｅｒとすることができる。
【００１５】
コントローラ１４は、マイクロプロセッサと、メモリと、プラズマ処理システム１ａと通信し、かつ該システムへの入力を活性化し、およびプラズマ処理システム１ａからの出力をモニタするのに充分な制御電圧を生成することができるディジタルＩ／Ｏポートとを備える。また、コントローラ１４は、高周波電源４０、インピーダンス整合網５０、ガス注入システム（図示せず）、真空ポンプシステム３０、および裏面ガス供給システム（図示せず）、基板／基板ホルダ温度測定システム（図示せず）、および／または静電クランプ装置（図示せず）に結合することができ、かつそれらの構成要素と情報を交換することができる。例えば、上記メモリに格納されたプログラムは、有機ＡＲＣ層をエッチングする方法を実行するために、プロセスレシピに従って、プラズマ処理システム１ａの上述した構成要素への入力を活性化するのに用いることができる。コントローラ１４の１つの実施例は、テキサス州オースティン（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）のデルコーポレーション（Ｄｅｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ  ６１０（商標）である。
【００１６】
診断システム１２は、光診断サブシステム（図示せず）を含むことができる。該光診断サブシステムは、（シリコン）フォトダイオード、あるいは、プラズマから放射された光強度を測定する光電子増倍管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  ｔｕｂｅ；ＰＭＴ）等の検出器を備えることができる。診断システム１２は、さらに、狭帯域干渉フィルタ等の光フィルタを含むことができる。代替の実施形態においては、診断システム１２は、ラインＣＣＤ（電荷結合デバイス）、ＣＩＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）アレイ、および回折格子またはプリズム等の光分散デバイスのうちの少なくとも１つを含むことができる。また、診断システム１２は、所定の波長で光を測定するモノクロメータ（例えば、回折格子／検出器システム）、あるいは、例えば、米国特許第５，８８８，３３７号明細書に記載されているデバイス等の、光スペクトルを測定する（例えば、回転回折格子を備えた）スペクトロメータを含むことができる。
【００１７】
診断システム１２は、例えば、ピークセンサシステム（Ｐｅａｋ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）、またはベリティ株式会社（Ｖｅｒｉｔｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．）からの高解像度光放射分光器（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＯＥＳ）センサを含むことができる。このようなＯＥＳセンサは、紫外（ＵＶ）、可視（ＶＩＳ）及び近赤外（ＮＩＲ）光スペクトルにわたる広いスペクトルを有する。解像度は、約１．４オングストロームであり、すなわち、該センサは、２４０ｎｍから１０００ｎｍの５５５０の波長を集光することが可能である。例えば、上記ＯＥＳセンサは、２０４８画素のリニアＣＣＤアレイと一体化されている高感度小型光ファイバＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲスペクトロメータを備えることが可能である。
【００１８】
上記スペクトロメータは、単一の及び束になった光ファイバを通って伝送された光を受け、この場合、該光ファイバから出力された光は、固定された回折格子を用いて、上記ラインＣＣＤアレイの全域に分散する。上述した構成と同様に、光真空ウィンドウを通って放射される光は、凸状球面レンズを介して光ファイバの入力端に収束される。各々が、所定のスペクトル範囲（ＵＶ、ＶＩＳ及びＮＩＲ）に対して具体的に調整された３つのスペクトロメータは、プロセスチャンバ用センサを構成する。各スペクトロメータは、独立したＡ／Ｄ変換器を含む。最後に、該センサの利用により、全放射スペクトルを、０．１秒から１．０秒毎に記録することができる。
【００１９】
図４に示す実施形態においては、プラズマ処理システム１ｂは、例えば、図２または図３の実施形態と同様とすることができ、プラズマ密度を潜在的に増加させるためおよび／またはプラズマ処理の均一性を改善するために、図２及び図３を参照して説明した構成要素に加えて、さらに、固定式、あるいは機械的または電気的に回転する磁界装置６０を備えることができる。また、コントローラ１４は、回転速度及び磁界強度を調節するために、磁界装置６０に結合することができる。回転磁界のデザイン及び実施は、当業者には公知である。
【００２０】
図５に示す実施形態においては、プラズマ処理システム１ｃは、例えば、図２または図３の実施形態と同様とすることができ、さらに、高周波電源７２からインピーダンス整合網７４を介して高周波電力を結合することができる上方電極７０を備えることができる。高周波電力の該上方電極への印加のための典型的な周波数は、約０．１ＭＨｚから約２００ＭＨｚの範囲とすることができる。また、電力の下方電極への印加のための典型的な周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲とすることができる。また、コントローラ１４は、高周波電力の上方電極７０への印加を制御するために、高周波電源７２及びインピーダンス整合網７４に結合されている。上方電極のデザイン及び実装は、当業者には公知である。
【００２１】
図６に示す実施の形態においては、プラズマ処理システム１ｄは、例えば、図２または図３の実施形態と同様とすることができ、さらに、高周波電源８２からインピーダンス整合網８４を介して高周波電力が結合される誘導コイル８０を備えることが可能である。高周波電力は、誘導コイル８０から誘電体ウィンドウ（図示せず）を介してプラズマ処理領域４５に誘導結合される。高周波電力の誘導コイル８０への印加のための典型的な周波数は、約１０ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲とすることができる。同様に、電力のチャック電極への印加のための典型的な周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲とすることができる。また、溝穴のついたファラデーシールド（図示せず）を、誘導コイル８０とプラズマとの間の容量性結合を低減するために用いることができる。また、コントローラ１４は、誘導コイル８０への電力の印加を制御するために、高周波電源８２及びインピーダンス整合網８４に結合されている。代替の実施形態においては、誘導コイル８０は、変圧器結合プラズマ（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ；ＴＣＰ）リアクタのように、上からプラズマ処理領域１５と連通する「渦巻き」コイルまたは「平形（ｐａｎｃａｋｅ）」コイルとすることができる。誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ；ＩＣＰ）源、あるいは、変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）源のデザイン及び実装は、当業者には公知である。
【００２２】
あるいは、プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ＥＣＲ）を用いて生成することができる。また別の実施形態においては、プラズマは、ヘリコン波の発射によって形成される。さらに別の実施形態においては、プラズマは、伝播する表面波によって生成される。上述した各プラズマ源は、当業者には公知である。
【００２３】
以下の議論においては、プラズマ処理装置を用いて有機ＡＲＣ層をエッチングする方法を説明する。例えば、該プラズマ処理装置は、図２から図６に示したような様々な構成要素、およびそれらの組み合わせを備えることができる。
【００２４】
一実施形態において、有機ＡＲＣ層をエッチングする方法は、ＮＨ３／Ｏ２をベースとする化学作用を含む。例えば、プロセスパラメータ空間は、約２０ｍＴｏｒｒから約１０００ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力、約５０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍのＮＨ３プロセスガス流量、約５ｓｃｃｍから約１００ｓｃｃｍのＯ２プロセスガス流量、約５００Ｗから約２０００Ｗの上方電極（例えば、図５における要素７０）高周波バイアス、および約１０Ｗから約５００Ｗの下方電極（例えば、図５における要素２０）高周波バイアスを含むことが可能である。また、該上方電極のバイアス周波数は、約０．１ＭＨｚから約２００ＭＨｚ、例えば、６０ＭＨｚとすることができる。また、該下方電極のバイアス周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚ、例えば、２ＭＨｚとすることができる。
【００２５】
第１の実施例においては、図５で説明したようなプラズマ処理装置を用いて、有機ＡＲＣ層をエッチングする方法を示す。しかし、議論する方法は、この例示的な提示によって範囲を限定すべきではない。表１は、以下の例示的なプロセスレシピ、すなわち、チャンバ圧力＝１００ｍＴｏｒｒ、上方電極の高周波電力＝１２００Ｗ、下方電極の高周波電力＝１００Ｗ、プロセスガス流量ＮＨ３／Ｏ２＝３６０／３６ｓｃｃｍ、電極７０（図５参照）の下面と基板ホルダ２０上の基板２５の上面との間の６０ｍｍの電極間隔、下方電極温度（例えば、図５の基板ホルダ２０）＝２０℃、上方電極温度（例えば、図５の電極７０）＝６０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心／縁部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、および（例えば、診断システム１２を用いた終点の検知から２０％のオーバーエッチングに相当する）１８４秒のエッチング時間を用いて、有機ＡＲＣ層でエッチングされた形態のクリティカルディメンションを示す。
【表１】
0004594235.tif 000002
【００２６】
表１及び以下の表において、ＰＲはフォトレジストを指し、また、ＣＤは、クリティカルディメンションを指す。該表は、ＡＲＣ層のエッチング後に残ったフォトレジストの厚さ、該ＡＲＣ形態の上部及び底部のクリティカルディメンション、及びクリティカルディメンションバイアス等の結果を示す。また、データは、中心及び縁部において報告される。該データは、該ＣＤを維持したときの上記プロセスの成功を示す。
【００２７】
代替の実施形態においては、上記プロセスの化学作用は、さらに、ヘリウム（Ｈｅ）を含むことができる。該プロセスへのヘリウムの導入は、形態の側壁粗さを軽減する。
【００２８】
第２の実施例において、表２は、以下の例示的なプロセスレシピ、すなわち、チャンバ圧力＝１００ｍＴｏｒｒ、上方電極の高周波電力＝１２００Ｗ、下方電極の高周波電力＝１００Ｗ、プロセスガス流量ＮＨ３／Ｏ２／Ｈｅ＝３６０／３６／１００ｓｃｃｍ、電極７０（図５参照）の下面と基板ホルダ２０上の基板２５の上面との間の６０ｍｍの電極間隔、下方電極温度（例えば、図５の基板ホルダ２０）＝２０℃、上方電極温度（例えば、図５の電極７０）＝６０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心／縁部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、および（例えば、診断システム１２を用いた終点の検知から１８％のオーバーエッチングに相当する）１６８秒のエッチング時間を用いて、有機ＡＲＣ層でエッチングされた形態のクリティカルディメンションを示す。
【表２】
0004594235.tif 000003
【００２９】
表２は、ＡＲＣ層のエッチング後に残ったフォトレジストの厚さ、該ＡＲＣ形態の上部及び底部のクリティカルディメンション及びクリティカルディメンションバイアス等の結果を示す。また、データは、中心及び縁部において報告される。該データは、上記プロセスの成功を示す。さらに、表２に関連するプロセスは、表１で報告されたのと同じ結果を示す。しかし、ＳＥＭデータは、Ｈｅの添加が、ＣＤのわずかな損失を伴って、形態の側壁粗さ（図示せず）を軽減する傾向があることを示している。
【００３０】
代替の実施形態においては、有機ＡＲＣ層をエッチングする方法は、Ｎ２／Ｈ２／Ｏ２をベースとする化学作用を含むことができる。プロセスパラメータ空間は、約２０ｍＴｏｒｒから約１０００ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力、約５０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍのＮ２プロセスガス流量、約５０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍのＨ２プロセスガス流量、約５ｓｃｃｍから約１００ｓｃｃｍのＯ２プロセスガス流量、約５００Ｗから約２０００Ｗの上方電極（例えば、図５における要素７０）高周波バイアス、および約１０から約５００Ｗの下方電極（例えば、図５における要素２０）高周波バイアスを含むことが可能である。
【００３１】
第３の実施例においては、図５で説明したようなプラズマ処理装置を用いて、有機ＡＲＣ層をエッチングする方法を示す。しかし、議論する方法は、この例示的な提示によって範囲を限定すべきではない。表３は、以下のプロセスレシピ、すなわち、チャンバ圧力＝１００ｍＴｏｒｒ、上方電極の高周波電力＝１２００Ｗ、下方電極の高周波電力＝１００Ｗ、プロセスガス流量Ｎ２／Ｈ２／Ｏ２＝１００／３００／３６ｓｃｃｍ、電極７０（図５参照）の下面と基板ホルダ２０上の基板２５の上面との間の６０ｍｍの電極間隔、下方電極温度（例えば、図５の基板ホルダ２０）＝２０℃、上方電極温度（例えば、図５の電極７０）＝６０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心／縁部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、および（例えば、診断システム１２を用いた終点の検知から２１％のオーバーエッチングに相当する）１５０秒のエッチング時間を用いて、有機ＡＲＣ層でエッチングされた形態のクリティカルディメンションを示す。
【表３】
0004594235.tif 000004
【００３２】
表３も上記方法の成功を示す。
【００３３】
代替の実施形態において、Ｎ２／Ｈ２／Ｏ２プロセスの化学作用は、さらにヘリウム（Ｈｅ）を含むことが可能である。該プロセスへのヘリウムの導入は、形態の側壁粗さを軽減することができる。
【００３４】
代替の実施形態において、有機ＡＲＣ層をエッチングする方法は、ＮＨ３／ＣＯまたはＮＨ３／ＣＯ／Ｏ２をベースとする化学作用を含む。また、該プロセスガスは、ヘリウムを含んでもよい。例えば、プロセスパラメータ空間は、約２０ｍＴｏｒｒから約１０００ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力、約５０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍのＮＨ３プロセスガス流量、および約５ｓｃｃｍから約３００ｓｃｃｍのＣＯプロセスガス流量を含むことが可能である。該プロセスガスにＯ２が含有される場合には、該プロセスガスは、約５ｓｃｃｍから約１００ｓｃｃｍの流量を有することができる。本出願の上記実施形態のこのプロセスガスまたはいずれかのプロセスガスにＨｅが含有される場合には、該プロセスガスは、約５ｓｃｃｍから約３００ｓｃｃｍの流量を有することができる。上方電極（例えば、図５における要素７０）高周波バイアスは、約５００Ｗから約２０００Ｗとすることができ、下方電極（例えば、図５における要素２０）高周波バイアスは、約１０Ｗから約５００Ｗとすることができ、該上方電極のバイアス周波数は、約０．１ＭＨｚから約２００ＭＨｚ、例えば、６０ＭＨｚとすることができ、該下方電極のバイアス周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚ、例えば、２ＭＨｚとすることができる。
【００３５】
第４の実施例においては、図５で説明したようなプラズマ処理装置を用いて、有機ＡＲＣ層をエッチングする方法を示す。しかし、議論する方法は、この例示的な提示によって範囲を限定すべきではない。表４は、以下の例示的なプロセスレシピ、すなわち、チャンバ圧力＝２００ｍＴｏｒｒ、上方電極の高周波電力＝１２００Ｗ、下方電極の高周波電力＝２００Ｗ、プロセスガス流量ＮＨ３／ＣＯ＝３００／１００ｓｃｃｍ、電極７０（図５参照）の下面と基板ホルダ２０上の基板２５の上面との間の６０ｍｍの電極間隔、下方電極温度（例えば、図５の基板ホルダ２０）＝２０℃、上方電極温度（例えば、図５の電極７０）＝６０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心／縁部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、および１８０秒のエッチング時間を用いて、有機ＡＲＣ層でエッチングされた形態のクリティカルディメンションを示す。
【表４】
0004594235.tif 000005
【００３６】
表４において、ＩＬ厚さは、上記２層マスクの上層の厚さを指し（すなわち、図１Ａから図１Ｃにおける感光層３の厚さ）、ＰＲ深さは、該２層マスクの下層の厚さを指し（すなわち、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層７の厚さ）、底部ＣＤは、該感光性の上層からエッチングを介した下のＡＲＣ層へのパターンの転写後の上記形態の底部におけるクリティカルディメンションを指し、ＣＤバイアスは、該ＡＲＣ層をエッチングする前の該感光層内の該形態の底部におけるクリティカルディメンションと、該ＡＲＣ層をエッチングした後の該ＡＲＣ層における該形態の底部におけるクリティカルディメンションとの差を指す。また、データは、絶縁した形態（すなわち、形態の広い間隔）および入れ子状の形態（すなわち、形態の接近した間隔）の両方に対して報告される。該データは、特に、約３対１以上、あるいは４対１以上の形態アスペクト比の場合に、該ＣＤを維持する際に、上記プロセスの成功を示す。
【００３７】
第５の実施例においては、図５で説明したようなプラズマ処理装置を用いて、有機ＡＲＣ層をエッチングする方法を示す。しかし、議論する方法は、この例示的な提示によって範囲を限定すべきではない。表５は、以下の例示的なプロセスレシピ、すなわち、チャンバ圧力＝２００ｍＴｏｒｒ、上方電極の高周波電力＝１２００Ｗ、下方電極の高周波電力＝２００Ｗ、プロセスガス流量ＮＨ３／ＣＯ＝２５０／１５０ｓｃｃｍ、電極７０（図５参照）の下面と基板ホルダ２０上の基板２５の上面との間の６０ｍｍの電極間隔、下方電極温度（例えば、図５の基板ホルダ２０）＝２０℃、上方電極温度（例えば、図５の電極７０）＝６０℃、チャンバ壁温度＝５０℃、裏面ヘリウム圧力中心／縁部＝１０／３５Ｔｏｒｒ、および２４０秒のエッチング時間を用いて、有機ＡＲＣ層でエッチングされた形態のクリティカルディメンションを示す。
【表５】
0004594235.tif 000006
【００３８】
表５において、ＩＬ厚さは、上記２層マスクの上層の厚さを指し（すなわち、図１Ａから図１Ｃにおける感光層３の厚さ）、ＰＲ深さは、該２層マスクの下層の厚さを指し（すなわち、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層７の厚さ）、底部ＣＤは、該感光性の上層からエッチングを介した下のＡＲＣ層へのパターンの転写後の上記形態の底部におけるクリティカルディメンションを指し、ＣＤバイアスは、該ＡＲＣ層をエッチングする前の該感光層内の該形態の底部におけるクリティカルディメンションと、該ＡＲＣ層をエッチングした後の該ＡＲＣ層における該形態の底部におけるクリティカルディメンションとの差を指す。また、データは、絶縁した形態（すなわち、形態の広い間隔）および入れ子状の形態（すなわち、形態の接近した間隔）の両方に対して報告される。さらに該データは、特に、４．５対１を超える形態アスペクト比の場合に、該ＣＤを維持する際に、上記プロセスの成功を示す。
【００３９】
第６の実施例においては、図４で説明したようなプラズマ処理装置を用いて、有機ＡＲＣ層をエッチングする方法を示す。しかし、議論する方法は、この例示的な提示によって範囲を限定すべきではない。表６は、以下の例示的なプロセスレシピ、すなわち、チャンバ圧力＝１００ｍＴｏｒｒ、下方電極の高周波電力＝３００Ｗ、プロセスガス流量ＮＨ３／Ｏ２／ＣＯ＝２００／１０／５０ｓｃｃｍ、チャンバ１０（図４参照）の上方壁の下面と、基板ホルダ２０上の基板２５の上面との間の４７ｍｍの電極間隔、下方電極温度（例えば、図４の基板ホルダ２０）＝４０℃、チャンバ１０の上方壁の温度＝６０℃、チャンバ壁温度＝４０℃、裏面ヘリウム圧力中心／縁部＝１０／４０Ｔｏｒｒ、および（１５％のオーバーエッチングを含む）１４０秒のエッチング時間を用いて、有機ＡＲＣ層でエッチングされた形態のクリティカルディメンションを示す。
【表６】
0004594235.tif 000007
【００４０】
表６において、上記定義した化学的性質（すなわち、ＮＨ３／ＣＯ／Ｏ２）の結果は、３つの異なる形態間隔（またはピッチ）、すなわち、１：５、１：３及び１：１．５の形態の幅対間隔の場合について示している。該結果は、基板の中心及び縁部（ｃｅｎｔｅｒ  ａｎｄ  ｅｄｇｅ；Ｃ／Ｅ）に対して示しており、底部ＣＤは、感光性の上層からエッチングを介した下のＡＲＣ層へのパターンの転写後の上記形態の底部におけるクリティカルディメンションを指し、ＣＤバイアスは、該ＡＲＣ層をエッチングする前の該感光層内の該形態の底部におけるクリティカルディメンションと、該ＡＲＣ層をエッチングした後の該ＡＲＣ層における該形態の底部におけるクリティカルディメンションとの差を指し、上部ＰＲ残りは、該ＡＲＣ層のエッチングの後の該上方の感光層の厚さを指し、上部ＰＲ損失は、該ＡＲＣ層のエッチングの後に残る該上方の感光層の厚さを指す。
【００４１】
また、表６には、２つの他の化学的性質、すなわち、３５％のオーバーエッチングを伴う純粋なアンモニア（ＮＨ３）化学的性質、及び１５％のオーバーエッチングを伴うＮＨ３／Ｏ２の化学的性質に対する結果も示されている。前者の化学的性質においては、上記プロセスレシピは、下方電極の高周波電力＝５００Ｗ、プロセスガス流量ＮＨ３＝４００ｓｃｃｍ（ＣＯ及びＯ２の流量なし）、及び（３５％のオーバーエッチングを含む）９０秒のエッチング時間を除いて、ＮＨ３／ＣＯ／Ｏ２の化学的性質のプロセスレシピと同じである。さらに、上記後者の化学的性質においては、該プロセスレシピは、プロセスガス流量Ｏ２＝２０ｓｃｃｍ（ＣＯの流量なし）、及び（２０％のオーバーエッチングを含む）１３５秒のエッチング時間を除いて、ＮＨ３／ＣＯ／Ｏ２の化学的性質のプロセスレシピと同じである。表６に示すように、例えば、純粋なアンモニアの場合のＣＤバイアスは低いのが望ましいが、上記ＡＲＣ層のエッチング中に、上記形態の底部に、著しい残留物が形成される。対照的に、Ｏ２が該プロセスの化学的性質に加えられた場合には、該形態の底部における残留物の形成は除かれ、また、ＣＤバイアスはより大きくなる。しかし、Ｏ２及びＣＯが該プロセスの化学的性質に加えられた場合には、該形態の底部における残留物の形成は除かれ、ＣＤバイアスは（純粋なアンモニアの場合のように）低くなる。
【００４２】
一般に、エッチング時間は、実験計画（ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ＤＯＥ）法を用いて決めることができるが、エッチング時間は、終点検出を用いても決めることができる。終点検出の１つの可能な方法は、上記ＡＲＣ層のエッチングの終了間際にプラズマの化学的性質が変化したときおよび下にある材料膜との接触を示す、上記プラズマ領域からの放射光スペクトルの一部をモニタすることである。例えば、そのような変化を示す該スペクトルの部分は、３８７．２ｎｍ（ＣＮ）の波長を含み、光放射分光（ＯＥＳ）を用いて測定することができる。特定のしきい値にまたがる周波数に相当する放射レベル後（例えば、実質的にゼロへの低下、または、特定のレベル以上の増加）に、終点は、完了したと考えることができる。また、終点情報を示す他の波長も用いることができる。さらに、エッチング時間は、オーバーエッチングの期間を含むように延長することができ、該オーバーエッチング期間は、エッチングプロセスの開始と終点検出に関係する時間との間の時間の一部（すなわち、１％から１００％）を構成する。
【００４３】
図７は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理システム内の基板上の反射防止コーティング（ＡＲＣ）層をエッチングする方法のフローチャートを示す。処理手順４００は、４１０で始まり、プロセスガスが該プラズマ処理システムに導入され、該プロセスガスは、窒素（Ｎ）含有ガス、水素（Ｈ）含有ガス及び酸素（Ｏ）含有ガスを含む。例えば、該プロセスガスは、アンモニア（ＮＨ３）及び２価の酸素（Ｏ２）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、２価の窒素（Ｎ２）、２価の水素（Ｈ２）及び２価の酸素（Ｏ２）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、アンモニア（ＮＨ３）及び一酸化炭素（ＣＯ）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、アンモニア（ＮＨ３）、一酸化炭素（ＣＯ）及び酸素（Ｏ２）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、２価の窒素（Ｎ２）、２価の水素（Ｈ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、さらにヘリウム（Ｈｅ）を含むことができる。
【００４４】
４２０において、プラズマは、例えば、図２から図６に示したシステム、およびそれらの組合せのうちのいずれか１つを用いて、上記プロセスガスによって該プラズマ処理システム内に生成される。
【００４５】
４３０において、上記ＡＲＣ層を備える基板が、４２０で生成されたプラズマにさらされる。第１の期間の後、処理手順４００は終了する。例えば、上記ＡＲＣ層を有する該基板がプラズマにさらされる該第１の期間は、一般に、該ＡＲＣ層をエッチングするのに必要な時間、あるいは、フォトレジストパターンを該ＡＲＣ層に転写するのに要する時間によって、必然的に決まる。一般に、該ＡＲＣ層の厚さ全体にフォトレジストパターンを転写するのに必要な該第１の期間は、予め決められる。あるいは、該第１の期間は、第２の期間またはオーバーエッチング期間によってさらに増長する。上述したように、オーバーエッチング時間は、該第１の期間のうちの一部分、例えば、１％から１００％を含み、このオーバーエッチング期間は、終点の検出を越えるエッチングの延長を含むことが可能である。
【００４６】
図８は、本発明の他の実施形態に係るプラズマ処理システム内の基板上に薄膜をエッチングする２層マスクを形成する方法を示す。該方法は、該薄膜を該基板上に形成することによって、５１０で始まるフローチャート５００に示されている。該薄膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の酸化物層を含むことができ、該薄膜は、化学気相成長（ＣＶＤ）を含む様々なプロセスによって形成することができる。
【００４７】
５２０において、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層が、上記薄膜が積層された上記基板上に形成される。該ＡＲＣ層は、例えば、スピンコーティング装置等の従来の方法を用いて形成される有機ＡＲＣ層とすることができる。
【００４８】
５３０において、上記ＡＲＣ層が積層された上記基板上に、フォトレジストパターンが形成される。該フォトレジスト膜は、フォトレジストスピンコーティング装置等の従来の方法を用いて形成することができる。該パターンは、ステップ式マイクロリソグラフィ装置等の従来の方法及び現像液を用いることにより、該フォトレジスト膜内に形成することができる。
【００４９】
５４０において、該フォトレジストパターンは、上記２層マスクを形成するために、上記ＡＲＣ層に転写される。該パターン転写は、ドライエッチング法を用いて実施され、該エッチングプロセスは、窒素（Ｎ）含有ガス、水素（Ｈ）含有ガス及び酸素（Ｏ）含有ガスを含むプロセスガスを用いるプラズマ処理システム内で実行される。例えば、該プロセスガスは、アンモニア（ＮＨ３）及び２価の酸素（Ｏ２）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、２価の窒素（Ｎ２）、２価の水素（Ｈ２）及び２価の酸素（Ｏ２）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、アンモニア（ＮＨ３）及び一酸化炭素（ＣＯ）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、アンモニア（ＮＨ３）、一酸化炭素（ＣＯ）及び酸素（Ｏ２）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、２価の窒素（Ｎ２）、２価の水素（Ｈ２）及び２価の酸素（Ｏ２）を含むことができる。あるいは、該プロセスガスは、上述したように、さらにヘリウム（Ｈｅ）を含むことができる。プラズマは、例えば、図２から図６に示したシステムのうちのいずれか１つを用いて、上記プロセスガスによって該プラズマ処理システム内に生成され、上記ＡＲＣ層を備える上記基板が、該生成されたプラズマにさらされる。該ＡＲＣ層を有する該基板がプラズマにさらされる第１の期間は、一般に、該ＡＲＣ層をエッチングするのに必要な時間、あるいは、フォトレジストパターンを該ＡＲＣ層に転写するのに要する時間によって、必然的に決まる。一般に、該ＡＲＣ層の厚さ全体にフォトレジストパターンを転写するのに必要な該第１の期間は、予め決められる。しかし、一般に、該第１の期間は、第２の期間またはオーバーエッチング期間によってさらに増長する。上述したように、オーバーエッチング時間は、該第１の期間のうちの一部分、例えば、１％から１００％を含み、このオーバーエッチング期間は、終点の検出を越えるエッチングの延長を含むことが可能である。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態のみを詳細に説明してきたが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果を著しく逸脱することなく、該実施形態において、多くの変更例が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、そのような全ての変更例は、本発明の範囲内に含まれると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】薄膜をパターンエッチングするための典型的な処理手順の概略図である。
【図１Ｂ】薄膜をパターンエッチングするための典型的な処理手順の概略図である。
【図１Ｃ】薄膜をパターンエッチングするための典型的な処理手順の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプラズマ処理システムの単純化した概略図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係るプラズマ処理システムの概略図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係るプラズマ処理システムの概略図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係るプラズマ処理システムの概略図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係るプラズマ処理システムの概略図である。
【図７】本発明の実施形態に係るプラズマ処理システム内の基板上の反射防止コーティング（ＡＲＣ）層をエッチングする方法を示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態に係る、基板上の薄膜をエッチングするための２層マスクを形成する方法を示す図である。
【図１Ａ】
0004594235.tif 000008
【図１Ｂ】
0004594235.tif 000009
【図１Ｃ】
0004594235.tif 000010
【図２】
0004594235.tif 000011
【図３】
0004594235.tif 000012
【図４】
0004594235.tif 000013
【図５】
0004594235.tif 000014
【図６】
0004594235.tif 000015
【図７】
0004594235.tif 000016
【図８】
0004594235.tif 000017