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KR20160124682A - 피처리체를 처리하는 방법 - Google Patents

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KR20160124682A
KR20160124682A KR1020160046901A KR20160046901A KR20160124682A KR 20160124682 A KR20160124682 A KR 20160124682A KR 1020160046901 A KR1020160046901 A KR 1020160046901A KR 20160046901 A KR20160046901 A KR 20160046901A KR 20160124682 A KR20160124682 A KR 20160124682A
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KR
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gas
porous film
processing
plasma
pressure
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시게루 다하라
에이이치 니시무라
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

(과제) 다공질막 및 마스크를 갖는 피처리체를 처리하는 방법을 제공한다.
(해결 수단) 일 실시 형태의 방법은, 다공질막을 갖는 피처리체가 수용된 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 제 1 가스를 공급하는 공정과, 마스크를 제거하기 위해, 처리 용기 내에 있어서 제 2 가스의 플라즈마를 생성하는 공정을 포함한다. 제 1 가스는, 처리 용기 내에서 그 위에 피처리체가 탑재되어 있는 스테이지의 온도에 있어서 133.3파스칼 이하의 포화 증기압을 갖는 처리 가스로 이루어지거나, 또는, 그 처리 가스를 포함한다. 또한, 제 1 가스를 공급하는 공정에서는, 플라즈마는 생성되지 않고, 처리 용기 내에 공급되는 처리 가스의 분압은, 포화 증기압의 20% 이상의 분압으로 설정된다.

Description

피처리체를 처리하는 방법{METHOD OF PROCESSING TARGET OBJECT TO BE PROCESSED}
본 발명의 실시 형태는, 피처리체를 처리하는 방법에 관한 것이고, 특히, 다공질막과, 유기 재료로 구성되어 해당 다공질막상에 마련된 마스크를 갖는 피처리체를 처리하는 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스라고 하는 전자 디바이스에는, 다공질막이 이용되는 일이 있다. 다공질막으로서는, 예컨대, SiOC막이라고 하는 저유전율 재료로 구성된 막이 이용된다. 이와 같은 전자 디바이스의 제조에 있어서는, 포토레지스트에 대한 리소그래피에 의해 미세 패턴을 갖는 레지스트 마스크가 형성된다. 이와 같이 형성된 미세 패턴을 갖는 레지스트 마스크는, 전형적으로는 그 플라즈마 내성의 낮음에 기인하여, 에칭 중에 용이하게 소모되므로, 필요에 따라서, 플라즈마 에칭에 의해 레지스트 마스크의 미세 패턴이 무기막에 전사되고, 또한 두껍고 플라즈마 내성을 갖는 다른 유기막에, 무기막에 전사된 미세 패턴이 전사된다. 이것에 의해 유기 재료로 구성된 마스크(이하, 「유기막 마스크」라고 하는 일이 있다)가 형성된다. 계속하여, 유기막 마스크의 미세 패턴을 전사하기 위해, 플라즈마 에칭에 의해 다공질막이 에칭된다. 또, 유기막 마스크와 다공질막의 사이에는 캡을 위해 SiO2막 등이 삽입되는 일이 있다. 또한, 듀얼 다마신(dual damascene)법에 의한 다공질막의 에칭의 경우에는, 포토레지스트에 대한 리소그래피에 소망하는 위치 정밀도를 얻을 수 없는 경우에도, 개구가 다공질막의 소망하는 위치에 자기 정합적으로 형성되도록 하기 위해, 이미 개구가 형성되어 있는 TiN막이 유기막과 다공질막의 사이에 삽입되는 일이 있다. 어느 경우에 있어서도, 전사에 이용된 후에, 유기막 마스크는, 산소 또는 수소를 함유하는 가스의 플라즈마를 이용한 애싱에 의해 제거된다.
유기막 마스크의 제거에 있어서는, 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 애싱용의 처리 가스를 여기시키는 것에 의해 라디칼이 생성되지만, 라디칼은 다공질막의 세공(포어(pore)) 내에 침입하여 다공질막에 데미지를 줄 수 있다. 이 때문에, 라디칼로부터 다공질막을 보호할 필요가 있다.
다공질막의 라디칼로부터의 보호에 관해서는, 다공질막의 플라즈마 에칭 중에 해당 다공질막을 라디칼로부터 보호하는 기술이 제안되어 있다. 예컨대, 비 특허 문헌 1에는, 다공질막을 극저온하에서 에칭하는 것에 의해, 반응 생성물을 다공질막 중에서 응축시키는 기술이 기재되어 있다. 이 기술에서는, 다공질막 중에서 응축된 반응 생성물에 의해, 해당 다공질막 중으로의 라디칼의 침입이 억제되고 있다. 이와 같은 반응 생성물의 응축을 위해, 다공질막의 에칭시의 온도는, -70℃ 이하로 설정된다.
또한, 비 특허 문헌 2에는, PMMA(폴리메타크릴산 메틸 수지)를 다공질막 중에 침투시켜, 해당 PMMA에 의해 다공질막 중으로의 라디칼의 침입을 억제하는 기술이 기재되어 있다. 이 기술에서는, 다공질막의 에칭의 종료 후, 수소 가스와 헬륨 가스의 혼합 가스를 이용하는 플라즈마 처리, 또는 레이저 어닐이라고 하는 후처리에 의해 PMMA가 제거된다.
(선행 기술 문헌)
(비 특허 문헌)
(비 특허 문헌 1) Liping Zhang 외, “Damage Free Cryogenic Etching of a Porous Organosilica Ultralow-k Film”, ECS Solid State Lett. 2013 volume 2, issue 2, N5-N7
(비 특허 문헌 2) Markus H. Heyne 외, “Quantitative characterization of pore stuffing and unstuffing for postporosity plasma protection of low-k materials”, Journal of Vacuum Science ＆ Technology B32, 062202 (2014)
비 특허 문헌 1에 기재된 극저온 환경을 마스크의 제거를 위한 애싱에 적용하기 위해서는, 통상의 냉매를 이용하는 냉각 기구를 갖는 플라즈마 처리 장치를 이용할 수 없고, 예컨대, 액체 질소 등을 이용하는 냉각 기구를 갖는 플라즈마 처리 장치를 이용할 필요가 있다. 또한, 비 특허 문헌 2에 기재된 기술을 마스크의 제거를 위한 애싱에 적용하기 위해서는, PMMA를 다공질막 중에 침투시키기 위한 공정이 필요하게 되고, 또한 전용 처리 장치가 필요하다. 또한, 비 특허 문헌 2에 기재된 기술에서는, PMMA의 제거를 위한 후처리에 의해, 다공질막에 데미지가 가해진다.
따라서, 유기 재료로 구성되고 다공질막상에 마련된 마스크의 제거에는, 다공질막의 데미지를 억제 가능한 개선된 기술이 필요하다.
일 양태에서는, 다공질막, 및, 유기 재료로 구성되어 그 다공질막상에 마련된 마스크를 갖는 피처리체를 처리하는 방법이 제공된다. 이 방법은, (a) 다공질막을 갖는 피처리체가 수용된 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 제 1 가스를 공급하는 공정(이하, 「제 1 봉공(封孔) 공정」이라고 한다)과, (b) 마스크를 제거하기 위해, 처리 용기 내에 있어서 제 2 가스의 플라즈마를 생성하는 공정(이하, 「애싱 공정」이라고 한다)을 포함한다. 제 1 가스는, 처리 용기 내에서 그 위에 피처리체가 탑재되어 있는 스테이지의 온도에 있어서 133.3파스칼(1Torr) 이하의 포화 증기압을 갖는 처리 가스로 이루어지거나, 또는, 그 처리 가스를 포함한다. 또한, 제 1 봉공 공정에서는, 플라즈마는 생성되지 않고, 처리 용기 내에 공급되는 처리 가스의 분압은, 포화 증기압의 20% 이상의 분압으로 설정된다. 일 실시 형태에서는, 제 1 봉공 공정에 있어서의 처리 용기 내의 공간의 압력은, 133.3파스칼(1Torr) 이하의 압력으로 설정된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 애싱 공정에 있어서의 처리 용기 내의 공간의 압력은, 40파스칼(300mTorr) 이하의 압력으로 설정된다. 또, 애싱 공정에 있어서의 처리 용기 내의 공간의 압력은, 13.33파스칼(100mTorr) 이하로 설정되더라도 좋다.
일 양태와 관련되는 방법에서는, 다공질막의 세공을 봉공하기 위해, 스테이지 온도에 있어서 133.3파스칼 이하의 포화 증기압을 갖는 처리 가스가 이용되고, 해당 처리 가스가 포화 증기압의 20% 이상의 분압으로 처리 용기 내에 공급된다. 이러한 분압의 처리 가스를 이용한 제 1 봉공 공정에서는, 모관 응축에 의해 다공질막의 세공 내에서 처리 가스가 액화하고, 세공 내의 액체가 애싱 공정에 있어서 생성되는 라디칼이 다공질막의 세공에 침입하는 것을 억제한다. 또한, 이 액화는, 극저온이 아닌, 통상의 플라즈마 처리 장치의 냉각 기구에 의해 달성할 수 있는 온도, 예컨대 -50℃ 정도, 또는 -50℃ 이상의 온도에 있어서 실현될 수 있다. 또한, 처리 가스의 액화에 의해 생성된 액체는, 예컨대, 피처리체의 온도를 상온으로 설정하는 것에 의해 기화하므로, 용이하게 제거될 수 있다. 따라서, 극저온으로 피처리체의 온도를 조정하는 냉각 기구를 이용하는 일 없이 애싱 공정에서 생성되는 라디칼로부터 다공질막을 보호하는 것이 가능하게 되고, 또한, 다공질막의 데미지를 억제하는 것이 가능하게 된다.
일 실시 형태에서는, 제 1 봉공 공정, 및 애싱 공정을 포함하는 시퀀스가 반복 실행될 수 있다. 제 1 봉공 공정에 의해 다공질막의 세공 내에 도입된 액체는, 애싱 공정 중에 기화할 수 있다. 이 실시 형태에 의하면, 액체에 의한 다공질막의 보호가 지속되는 시간 길이로 애싱 공정이 실행되고, 다시 제 1 봉공 공정 및 애싱 공정이 실행된다. 이것에 의해, 다공질막의 데미지를 억제하면서, 애싱의 합계 시간 길이를 확보할 수 있다.
일 실시 형태의 방법은, 제 1 봉공 공정과 애싱 공정의 사이에 있어서, 플라즈마를 생성하지 않고, 처리 용기 내에 제 2 가스를 공급하는 공정(이하, 「제 1 치환 공정」이라고 한다)을 더 포함한다. 이 실시 형태에 의하면, 처리 용기 내의 가스가, 제 1 치환 공정에 의해 제 1 가스로부터 제 2 가스로 치환된 후에, 플라즈마가 생성된다. 따라서, 불필요한 활성종의 발생이 억제된다.
일 실시 형태에서는, 제 1 봉공 공정에 이용되는 처리 가스는, 플로로카본 가스이더라도 좋다. 또한, 일 실시 형태에서는, 플로로카본 가스는, C7F8 가스 및 C6F6 가스 중 적어도 한쪽을 포함하고, 제 1 봉공 공정에 있어서 처리 용기 내에 공급되는 처리 가스의 분압은, 포화 증기압의 100% 이하의 분압으로 설정될 수 있다.
일 실시 형태에서는, 제 1 봉공 공정에 이용되는 처리 가스는, 탄화수소 가스이더라도 좋다. 또한, 처리 가스는, 산소 함유 탄화수소 가스이더라도 좋다. 이들 실시 형태의 처리 가스도, 제 1 봉공 공정에 이용하는 것이 가능하다. 또한, 일 실시 형태에서는, 처리 가스에 포함되는 분자 중의 탄소 원자의 원자수에 대하여 그 분자 중의 산소 원자의 원자수가 1/2 이하이더라도 좋다. 이와 같은 처리 가스에 의하면, 산소에 의한 다공질막의 데미지를 억제하면서, 다공질막의 세공 내에 있어서 처리 가스를 액화시키는 것이 가능하게 된다.
일 실시 형태에 있어서, 방법은, 처리 가스에 근거하는 다공질막 중의 액체를 기화시켜 기체를 생성하고, 그 기체를 배기하는 공정(이하, 「제 1 제거 공정」이라고 한다)을 더 포함하고 있더라도 좋다. 제 1 제거 공정에서는, 제 1 봉공 공정 및 애싱 공정에 이용되는 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 다공질막을 갖는 피처리체의 온도가 상온(예컨대, 20℃) 이상의 온도로 설정된다. 혹은, 제거 공정에서는, 제 1 봉공 공정 및 에칭 공정에 이용되는 플라즈마 처리 장치와 진공 반송계를 통해서 접속된 전용 장치 내에서, 다공질막을 갖는 피처리체의 온도가 상온(예컨대, 20℃) 이상의 온도로 설정된다.
일 실시 형태의 방법은, 다공질막을 에칭하는 것을 더 포함한다. 본 실시 형태의 방법은, (c) 피처리체가 수용된 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 제 3 가스를 공급하는 공정(이하, 「제 2 봉공 공정」이라고 한다)과, (d) 상기 처리 용기 내에 있어서 상기 다공질막의 에칭용의 제 4 가스의 플라즈마를 생성하는 공정(이하, 「에칭 공정」이라고 한다)을 더 포함한다. 제 2 봉공 공정 및 에칭 공정은, 제 1 봉공 공정 및 애싱 공정의 전에 실행된다. 제 3 가스는, 처리 용기 내에서 그 위에 피처리체가 탑재되어 있는 스테이지의 온도에 있어서 133.3파스칼(1Torr) 이하의 포화 증기압을 갖는 처리 가스로 이루어지거나, 또는, 그 처리 가스를 포함한다. 제 2 봉공 공정에서는, 플라즈마는 생성되지 않고, 제 3 가스를 구성하는 처리 가스의 분압은, 그 제 3 가스를 구성하는 그 처리 가스의 포화 증기압의 20% 이상의 분압으로 설정된다. 일 실시 형태에서는, 제 2 봉공 공정에 있어서의 처리 용기 내의 공간의 압력은, 133.3파스칼(1Torr) 이하의 압력으로 설정된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 에칭 공정에 있어서의 처리 용기 내의 공간의 압력은, 40파스칼(300mTorr) 이하의 압력으로 설정된다. 또, 에칭 공정에 있어서의 처리 용기 내의 공간의 압력은, 13.33파스칼(100mTorr) 이하로 설정되더라도 좋다.
상기 실시 형태의 방법의 제 2 봉공 공정에서도, 모관 응축에 의해 다공질막의 세공 내에서 처리 가스가 액화하고, 세공 내의 액체가 에칭 공정에 있어서 생성되는 라디칼이 다공질막의 세공에 침입하는 것을 억제한다. 또한, 이 액화는, 극저온이 아닌, 통상의 플라즈마 처리 장치의 냉각 기구에 의해 달성할 수 있는 온도, 예컨대 -50℃ 정도, 또는 -50℃ 이상의 온도에 있어서 실현될 수 있다. 또한, 처리 가스의 액화에 의해 생성된 액체는, 예컨대, 피처리체의 온도를 상온으로 설정하는 것에 의해 기화하므로, 용이하게 제거될 수 있다. 따라서, 극저온으로 피처리체의 온도를 조정하는 냉각 기구를 이용하는 일 없이 에칭용의 라디칼로부터 다공질막을 보호하는 것이 가능하게 되고, 또한, 다공질막의 데미지를 억제하는 것이 가능하게 된다.
일 실시 형태에서는, 제 2 봉공 공정, 및 에칭 공정을 포함하는 시퀀스가 반복 실행될 수 있다. 제 2 봉공 공정에 의해 다공질막의 세공 내에 도입된 액체는, 에칭 공정 중에 기화할 수 있다. 이 실시 형태에 의하면, 액체에 의한 다공질막의 보호가 지속되는 시간 길이로 에칭 공정이 실행되고, 다시 제 2 봉공 공정 및 에칭 공정이 실행된다. 이것에 의해, 다공질막의 데미지를 억제하면서, 에칭량을 확보하는 것이 가능하게 된다.
일 실시 형태의 방법은, 제 2 봉공 공정과 에칭 공정의 사이에 있어서, 플라즈마를 생성하지 않고, 처리 용기 내에 제 4 가스를 공급하는 공정(이하, 「제 2 치환 공정」이라고 한다)을 더 포함한다. 이 실시 형태에 의하면, 처리 용기 내의 가스가, 제 2 치환 공정에 의해 제 3 가스로부터 제 4 가스로 치환된 후에, 플라즈마가 생성된다. 따라서, 불필요한 활성종의 발생이 억제된다.
일 실시 형태에서는, 제 2 봉공 공정에 이용되는 제 3 가스를 구성하는 처리 가스는, 플로로카본 가스이더라도 좋다. 또한, 일 실시 형태에서는, 플로로카본 가스는, C7F8 가스 및 C6F6 가스 중 적어도 한쪽을 포함하고, 제 2 봉공 공정에 있어서 처리 용기 내에 공급되는 제 3 가스를 구성하는 처리 가스의 분압은, 그 제 3 가스를 구성하는 그 처리 가스의 포화 증기압의 100% 이하의 분압으로 설정될 수 있다.
일 실시 형태에서는, 제 2 봉공 공정에 이용되는 제 3 가스를 구성하는 처리 가스는, 탄화수소 가스이더라도 좋다. 또한, 이 처리 가스는, 산소 함유 탄화수소 가스이더라도 좋다. 이들 실시 형태에 있어서 제 3 가스를 구성하는 처리 가스도, 제 2 봉공 공정에 이용하는 것이 가능하다. 또한, 일 실시 형태에서는, 제 3 가스를 구성하는 처리 가스에 포함되는 분자 중의 탄소 원자의 원자수에 대하여 그 분자 중의 산소 원자의 원자수가 1/2 이하이더라도 좋다. 이와 같은 처리 가스에 의하면, 산소에 의한 다공질막의 데미지를 억제하면서, 다공질막의 세공 내에 있어서 처리 가스를 액화시키는 것이 가능하게 된다.
일 실시 형태에 있어서, 방법은, 처리 가스에 근거하는 다공질막 중의 액체를 기화시켜 기체를 생성하고, 그 기체를 배기하는 공정(이하, 「제 2 제거 공정」이라고 한다)을 더 포함하고 있더라도 좋다. 제 2 제거 공정에서는, 제 2 봉공 공정 및 에칭 공정에 이용되는 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 다공질막을 갖는 피처리체의 온도가 상온(예컨대, 20℃) 이상의 온도로 설정된다. 혹은, 제 2 제거 공정에서는, 제 2 봉공 공정 및 에칭 공정에 이용되는 플라즈마 처리 장치와 진공 반송계를 통해서 접속된 전용 장치 내에서, 다공질막을 갖는 피처리체의 온도가 상온(예컨대, 20℃) 이상의 온도로 설정된다.
이상 설명한 바와 같이, 개선된 피처리체의 처리 방법이 제공되고, 극저온으로 피처리체의 온도를 조정하는 냉각 기구를 이용하는 일 없이 애싱 공정에서 생성되는 라디칼로부터 다공질막을 보호하는 것이 가능하게 되고, 또한, 다공질막의 데미지를 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 일 실시 형태와 관련되는 피처리체를 처리하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 피처리체의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3은 일 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타내는 방법의 시퀀스 SQ1에 관련되는 일례의 타이밍 차트이다.
도 5는 도 1에 나타내는 방법의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 방법의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 방법의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 1에 나타내는 방법의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 1에 나타내는 방법의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 여러 가지의 플로로카본 가스의 포화 증기압과 스테이지 PD의 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 다른 예의 처리 가스의 포화 증기압과 스테이지 PD의 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 1에 나타내는 방법의 시퀀스 SQ2에 관련되는 일례의 타이밍 차트이다.
도 13은 도 1에 나타내는 방법의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 1에 나타내는 방법의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 1에 나타내는 방법의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 16은 실험예 1에서 구한 굴절률을 나타내는 그래프이다.
도 17은 실험예 2의 처리 후의 다공질막, 실험예 3의 처리 후의 다공질막, 및 비교 실험예 1의 처리 후의 다공질막의 FTIR의 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 실험예 4를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이기로 한다.
도 1은 일 실시 형태와 관련되는 피처리체를 처리하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1에 나타내는 방법 MT는, 다공질막, 및, 유기 재료로 구성되어 해당 다공질막상에 마련된 마스크를 갖는 피처리체를, 플라즈마 처리 장치를 이용하여 처리하는 방법이다. 방법 MT는, 일 실시 형태에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 시퀀스 SQ1 및 시퀀스 SQ2를 포함하고 있다. 시퀀스 SQ1에서는, 다공질막의 에칭이 행해지고, 시퀀스 SQ2에서는, 애싱에 의한 마스크의 제거가 행해진다.
도 2는 피처리체의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 2에 나타내는 피처리체(이하, 「웨이퍼 W」라고 하는 일이 있다)는, 기판 SB, 다공질막 PL, 및, 마스크 MK1, 및 마스크 MK2를 구비하고 있다. 다공질막 PL은, 기판 SB상에 마련되어 있다. 다공질막 PL에는, 다수의 세공이 형성되어 있다. 세공은, 수㎚, 예컨대, 1㎚~2㎚ 평균의 폭을 가질 수 있다. 또, 평균의 폭이란, 각 세공의 최대 폭의 평균치이다. 또한, 다공질막은, SiOC막이라고 하는 저유전율 재료로 구성된 막이다. 다공질막 PL은, 예컨대, CVD법 또는 스핀 성막법이라고 하는 성막법에 의해 형성될 수 있다.
마스크 MK1은, 다공질막 PL상에 마련되어 있다. 마스크 MK1은, 일례에서는, TiN막으로 구성될 수 있다. 마스크 MK2는, 유기 재료로 구성되어 있고, 마스크 MK1상에 마련되어 있다. 마스크 MK2는, 예컨대, 카본 하드 마스크일 수 있다. 마스크 MK1 및 마스크 MK2에는, 다공질막 PL에 전사해야 할 패턴이 형성되어 있다. 예컨대, 마스크 MK1 및 마스크 MK2에는, 개구를 갖는 패턴이 형성되어 있다. 이와 같은 마스크 MK1 및 마스크 MK2는, 리소그래피 기술, 및 플라즈마 에칭을 이용하는 것에 의해 형성할 수 있다. 또, 플라즈마 에칭에 대해서는, 방법 MT의 일련의 공정에 있어서, 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 실행할 수 있다.
방법 MT에서는, 공정 ST1의 실행에 앞서, 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 웨이퍼 W가 수용된다. 도 3은 일 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3에는, 방법 MT의 실시에 이용할 수 있는 일례의 플라즈마 처리 장치의 종단면에 있어서의 구조가 개략적으로 나타나 있다. 도 3에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)는, 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치이고, 대략 원통 형상의 처리 용기(12)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)의 내벽면은, 예컨대, 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 처리 용기(12)는 보안 접지되어 있다.
처리 용기(12)의 저부상에는, 대략 원통 형상의 지지부(14)가 마련되어 있다. 지지부(14)는, 예컨대, 절연 재료로 구성되어 있다. 지지부(14)는, 처리 용기(12) 내에 있어서, 처리 용기(12)의 저부로부터 연직 방향으로 연장되고 있다. 또한, 처리 용기(12) 내에는, 스테이지 PD가 마련되어 있다. 스테이지 PD는, 지지부(14)에 의해 지지되고 있다.
이 스테이지 PD상에는, 플라즈마 처리 장치(10)의 처리 용기(12) 내에 수용된 웨이퍼 W가 탑재되고, 스테이지 PD는 해당 웨이퍼 W를 유지한다. 스테이지 PD는, 하부 전극 LE 및 정전 척 ESC를 갖고 있다. 하부 전극 LE는, 제 1 플레이트(18a) 및 제 2 플레이트(18b)를 포함하고 있다. 제 1 플레이트(18a) 및 제 2 플레이트(18b)는, 예컨대 알루미늄이라고 하는 금속으로 구성되어 있고, 대략 원반 형상을 이루고 있다. 제 2 플레이트(18b)는, 제 1 플레이트(18a)상에 마련되어 있고, 제 1 플레이트(18a)에 전기적으로 접속되어 있다.
제 2 플레이트(18b)상에는, 정전 척 ESC가 마련되어 있다. 정전 척 ESC는, 도전막인 전극을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트 사이에 배치한 구조를 갖고 있다. 정전 척 ESC의 전극에는, 직류 전원(22)이 스위치(23)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척 ESC는, 직류 전원(22)으로부터의 직류 전압에 의해 생긴 쿨롱력 등의 정전력에 의해 웨이퍼 W를 흡착한다. 이것에 의해, 정전 척 ESC는, 웨이퍼 W를 유지할 수 있다. 또, 정전 척 ESC 내에는, 히터가 내장되어 있더라도 좋고, 해당 히터에는, 처리 용기(12)의 외부에 마련된 히터 전원이 접속되어 있더라도 좋다.
제 2 플레이트(18b)의 주연부상에는, 웨이퍼 W의 에지 및 정전 척 ESC를 둘러싸도록 포커스 링 FR이 배치되어 있다. 포커스 링 FR은, 에칭의 균일성을 향상시키기 위해 마련되어 있다. 포커스 링 FR은, 에칭 대상의 막의 재료에 의해 적절하게 선택되는 재료로 구성되어 있고, 예컨대, 실리콘, 석영이라고 하는 재료로 구성될 수 있다.
제 2 플레이트(18b)의 내부에는, 냉매 유로(24)가 마련되어 있다. 냉매 유로(24)는, 온도 조절 기구를 구성하고 있다. 냉매 유로(24)에는, 처리 용기(12)의 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(26a)을 통해서 냉매가 공급된다. 냉매 유로(24)에 공급된 냉매는, 배관(26b)을 통해서 칠러 유닛으로 되돌아간다. 이와 같이, 냉매 유로(24)와 칠러 유닛의 사이에서는, 냉매가 순환된다. 이 냉매의 온도를 제어하는 것에 의해, 정전 척 ESC에 의해 지지된 웨이퍼 W의 온도가 제어된다. 또, 냉매로는, 예컨대 -50℃ 이상의 온도로 웨이퍼 W를 냉각할 수 있는 일반적인 냉매가 이용된다. 이와 같은 냉매로서는, 가르덴(등록상표)이 예시된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에는, 가스 공급 라인(28)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(28)은, 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예컨대 He 가스를, 정전 척 ESC의 상면과 웨이퍼 W의 이면의 사이에 공급한다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 상부 전극(30)을 구비하고 있다. 상부 전극(30)은, 스테이지 PD의 위쪽에 있어서, 해당 스테이지 PD와 대향 배치되어 있다. 하부 전극 LE와 상부 전극(30)은, 서로 대략 평행하게 마련되어 있다. 상부 전극(30)과 하부 전극 LE의 사이에는, 웨이퍼 W에 플라즈마 처리를 행하기 위한 처리 공간 S가 제공되고 있다.
상부 전극(30)은, 절연성 차폐 부재(32)를 통해서, 처리 용기(12)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(30)은, 전극판(34) 및 전극 지지체(36)를 포함할 수 있다. 전극판(34)은 처리 공간 S에 면하고 있고, 해당 전극판(34)에는 복수의 가스 토출 구멍(34a)이 마련되어 있다. 이 전극판(34)은, 실리콘 또는 산화실리콘이라고 하는 재료로 구성되어 있다.
전극 지지체(36)는, 전극판(34)을 탈착이 자유롭게 지지하는 것이고, 예컨대 알루미늄이라고 하는 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이 전극 지지체(36)는, 수랭 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 이 가스 확산실(36a)로부터는, 가스 토출 구멍(34a)에 연통하는 복수의 가스 통류 구멍(36b)이 아래쪽으로 연장되고 있다. 또한, 전극 지지체(36)에는, 가스 확산실(36a)로 처리 가스를 유도하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 밸브군(VG)(42) 및 유량 제어기군(FCG)(44)을 통해서, 가스 소스군(GSG)(40)이 접속되어 있다. 가스 소스군(40)은, 시퀀스 SQ1의 공정 ST1에서 이용되는 가스 G1(제 3 가스), 시퀀스 SQ1에 있어서의 다공질막의 에칭을 위한 가스 G2(제 4 가스), 시퀀스 SQ2의 공정 ST5에서 이용되는 가스 G3(제 1 가스), 및 시퀀스 SQ2에 있어서의 애싱을 위한 가스 G4(제 2 가스)를 공급하는 복수의 가스 소스를 포함하고 있다. 가스 소스군(40)은, 또한, 후술하는 방법 MT의 공정 ST4 및 공정 ST8에 있어서 이용되는 가스, 예컨대, 아르곤 또는 질소 가스의 가스 소스를 포함할 수 있다.
가스 G1 및 가스 G3은, 다공질막 PL의 세공 내에서 액화되는 처리 가스를 포함한다. 가스 G1 및 가스 G3에 대해서는, 방법 MT의 상세와 함께 후술한다. 가스 G2는, 예컨대, SiF4 가스, NF3 가스, 및 Ar 가스라고 하는 희가스의 혼합 가스, 혹은, CF4 가스, O2 가스, 및 Ar 가스라고 하는 희가스의 혼합 가스일 수 있다. 또한, 가스 G4는, 산소 함유 가스를 포함하고, 예컨대, O2 가스를 포함할 수 있다.
밸브군(42)은 복수의 밸브를 포함하고 있고, 유량 제어기군(44)은 매스 플로우 컨트롤러라고 하는 복수의 유량 제어기를 포함하고 있다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스는 각각, 밸브군(42)의 대응 밸브 및 유량 제어기군(44)의 대응 유량 제어기를 통해서, 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(12)의 내벽을 따라 디포짓실드(46)가 탈착이 자유롭게 마련되어 있다. 디포짓 실드(46)는, 지지부(14)의 외주에도 마련되어 있다. 디포짓 실드(46)는, 처리 용기(12)에 에칭 부산물(디포짓)이 부착되는 것을 방지하는 것이고, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복하는 것에 의해 구성될 수 있다.
처리 용기(12)의 저부측, 또한, 지지부(14)와 처리 용기(12)의 측벽의 사이에는 배기 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배기 플레이트(48)는, 예컨대, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복하는 것에 의해 구성될 수 있다. 이 배기 플레이트(48)의 아래쪽, 또한, 처리 용기(12)에는, 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(52)을 통해서 배기 장치(ED)(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있고, 처리 용기(12) 내의 공간을 소망하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(12)의 측벽에는 웨이퍼 W의 반입출구(12g)가 마련되어 있고, 이 반입출구(12g)는 게이트 밸브(54)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 제 1 고주파 전원(62) 및 제 2 고주파 전원(64)을 더 구비하고 있다. 제 1 고주파 전원(62)은, 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 발생시키는 전원이고, 예컨대, 27~100㎒의 주파수의 고주파 전력을 발생시킨다. 제 1 고주파 전원(62)은, 정합기(MB)(66)를 통해서 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 정합기(66)는, 제 1 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하측(상부 전극(30)측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다. 또, 제 1 고주파 전원(62)은, 정합기(66)를 통해서 하부 전극 LE에 접속되어 있더라도 좋다.
제 2 고주파 전원(64)은, 웨이퍼 W에 이온을 인입하기 위한 고주파 바이어스 전력을 발생시키는 전원이고, 예컨대, 400㎑~13.56㎒의 범위 내의 주파수의 고주파 바이어스 전력을 발생시킨다. 제 2 고주파 전원(64)은, 정합기(MB)(68)를 통해서 하부 전극 LE에 접속되어 있다. 정합기(68)는, 제 2 고주파 전원(64)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극 LE측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다.
또한, 일 실시 형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 제어부 Cnt를 더 구비할 수 있다. 이 제어부 Cnt는, 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이고, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 이 제어부 Cnt에서는, 입력 장치를 이용하여, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(10)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행할 수 있고, 또한, 표시 장치에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시할 수 있다. 또한, 제어부 Cnt의 기억부에는, 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 처리 레시피가 저장된다.
다시 도 1을 참조하여, 방법 MT에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는, 도 1에 더하여, 도 4~도 9를 참조하여, 우선, 방법 MT의 시퀀스 SQ1로부터 공정 ST4까지의 각 공정에 대하여 설명한다. 도 4는 방법 MT의 시퀀스 SQ1에 관련되는 일례의 타이밍 차트이다. 도 5~도 9는 방법 MT의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다. 또, 도 4에 있어서, 가스 G1의 공급이 고레벨(도면 중, 「H」로 표기)인 것은, 가스 G1이 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급되고 있는 것을 나타내고 있고, 가스 G1의 공급이 저레벨(도면 중, 「L」로 표기)인 것은, 가스 G1이 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급되고 있지 않은 것을 나타내고 있다. 또한, 가스 G2의 공급이 고레벨(도면 중, 「H」로 표기)인 것은, 가스 G2가 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급되고 있는 것을 나타내고 있고, 가스 G2의 공급이 저레벨(도면 중, 「L」로 표기)인 것은, 가스 G2가 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급되고 있지 않은 것을 나타내고 있다. 또한, 고주파 전력의 공급이 고레벨(도면 중, 「H」로 표기)인 것은, 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력이 공급되어 플라즈마가 생성되고 있는 것을 나타내고 있고, 고주파 전력의 공급이 저레벨(도면 중, 「L」로 표기)인 것은, 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력이 공급되지 않고, 플라즈마가 생성되고 있지 않은 것을 나타내고 있다.
방법 MT에서는, 우선, 시퀀스 SQ1의 공정 ST1이 실행된다. 공정 ST1에서는, 스테이지 PD상에 웨이퍼 W가 탑재된 상태에서, 처리 용기(12) 내에 가스 G1이 공급된다. 도 4에서는, 가스 G1이, 시각 t1로부터 시각 t2의 사이, 처리 용기(12) 내에 공급되는 것이 나타나 있다. 또한, 공정 ST1에서는, 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 압력이 소정의 압력으로 설정된다. 또한, 공정 ST1에서는, 스테이지 PD의 온도가 -50℃ 이상의 온도로 설정된다. 이 공정 ST1에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력은 공급되지 않는다. 따라서, 공정 ST1에서는, 플라즈마는 생성되지 않는다.
가스 G1은, 다공질막 PL의 세공 내에서 액화되는 처리 가스로 구성된다. 즉, 가스 G1은, 해당 처리 가스로 이루어지거나, 또는 해당 처리 가스를 포함한다. 이 처리 가스는, 스테이지 PD의 온도, 예컨대, -50℃ 이상의 온도에 있어서 1Torr, 즉, 133.3파스칼(㎩) 이하의 포화 증기압을 갖는 가스이다. 가스 G1은, 처리 가스의 분압이 20% 이상의 분압이 되도록 처리 용기(12) 내에 공급된다.
공정 ST1에서는, 가스 G1을 구성하는 처리 가스가, 모관 응축에 의해, 다공질막 PL의 세공 내에 있어서 액화한다. 모관 응축이란, 모관 중에서는 가스의 포화 증기압보다 낮은 압력에서 해당 가스의 응축, 즉 액화가 생기는 현상이다. 이 모관 응축에 의해, 처리 가스의 분압이 포화 증기압 이하의 분압이더라도, 다공질막 PL의 세공 내에 침입한 해당 처리 가스가, 해당 세공 내에 있어서 액화하여, 액체가 된다. 이러한 공정 ST1이 실행되면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 다공질막 PL 내에는, 처리 가스에 근거하는 액체에 의해 세공이 충전된 영역 SR이 형성된다. 이 영역 SR은, 다공질막 PL의 표면으로부터 어느 깊이까지의 범위에 이른다. 이와 같은 영역 SR이 형성되는 것에 의해, 즉, 다공질막 PL의 세공이 액체에 의해 충전되는 것에 의해, 후술하는 공정 ST3에 의해 생성되는 라디칼이, 다공질막 PL의 세공에 침입하는 것이 억제된다. 그 결과, 다공질막 PL의 데미지가 억제된다. 또, 처리 가스의 종류, 및 공정 ST1에 있어서의 각종 조건의 상세에 대해서는, 후술한다.
방법 MT의 시퀀스 SQ1에서는, 공정 ST1의 종료시에 가스 G1의 처리 용기(12) 내로의 공급이 정지되고, 그 다음에, 일 실시 형태에서는, 공정 ST2가 실행된다. 공정 ST2에서는, 처리 용기(12) 내에 가스 G2가 공급된다. 가스 G2는, 예컨대, SiF4 가스, NF3 가스, 및 Ar 가스라고 하는 희가스의 혼합 가스, 혹은, CF4 가스, O2 가스, 및 Ar 가스라고 하는 희가스의 혼합 가스로 이루어지고, 계속되는 공정 ST3의 에칭 프로세스에서 이용되는 가스이기도 하다. 도 4에서는, 가스 G1의 공급이 공정 ST1의 종료시의 시각 t2에 있어서 정지되고, 처리 용기(12) 내로의 가스 G2의 공급이 시각 t2로부터 개시되고, 시각 t2에 개시되는 공정 ST2가 시각 t3까지 계속되는 것이 나타나 있다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 공정 ST2의 실행 기간 중, 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력은 공급되지 않는다. 따라서, 공정 ST2에서는, 플라즈마는 생성되지 않는다.
공정 ST2에서는, 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 압력이 소정의 압력으로 설정된다. 이 소정의 압력은, 공정 ST3의 실행시의 처리 용기(12) 내의 압력과 동일한 압력이다. 또한, 공정 ST2에서는, 스테이지 PD의 온도, 즉, 웨이퍼 W의 온도가, 공정 ST3의 실행의 스테이지 PD의 온도와 동일한 온도, 예컨대, -50℃ 이상의 온도로 설정된다.
이 공정 ST2에서는, 처리 용기(12) 내의 가스가, 플라즈마를 생성하지 않는 상태에서, 가스 G1로부터 가스 G2로 치환된다. 따라서, 불필요한 활성종, 즉, 가스 G1에 유래하는 활성종의 발생이 억제된다.
계속되는 공정 ST3에서는, 가스 G2의 플라즈마가 생성된다. 이 때문에, 공정 ST3에서는, 처리 용기(12) 내에 가스 G2가 공급된 상태가 유지되고, 제 1 고주파 전원(62)으로부터 고주파 전력이 공급된다. 도 4에서는, 공정 ST3의 실행 기간, 즉, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 사이에 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력이 공급되는 것이 나타나 있다. 또한, 공정 ST3에서는, 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 압력이 소정의 압력으로 설정된다. 이 소정의 압력은, 예컨대, 300mTorr(40㎩) 이하의 압력이다. 또한, 이 소정의 압력은, 100mTorr(13.33㎩) 이하의 압력이더라도 좋다. 또한, 공정 ST3에서는, 스테이지 PD의 온도가, 예컨대, -50℃ 이상의 온도로 설정된다. 또한, 공정 ST3에서는, 제 2 고주파 전원(64)으로부터의 고주파 바이어스 전력이 하부 전극 LE에 공급되더라도 좋다.
이 공정 ST3에서는, 활성종, 예컨대 라디칼에 의해 다공질막 PL이 에칭된다. 이것에 의해, 도 6에 나타내는 바와 같이, 마스크 MK1 및 마스크 MK2로부터 노출되어 있는 부분에 있어서 다공질막 PL이 에칭된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 공정 ST3에 있어서 다공질막 PL이 에칭되는 영역은, 해당 다공질막 PL의 표면에 대하여 영역 SR보다 얕은 영역이다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 공정 ST3의 실행 후에는, 다공질막 PL의 표면으로부터 어느 양(양 X)의 영역 SR이 남겨진다.
상술한 공정 ST2 및 ST3의 실행 시간 길이가 길어지면, 가스 G2의 공급에 의해, 처리 용기 내부에 존재하는 가스 G1의 처리 가스의 분압이 포화 증기압 이하가 된다. 따라서, 다공질막 PL의 세공 내에 침입하여 액화한 처리 가스가, 다시 기화하고, 세공 외부로 배출되게 된다. 즉, 다공질막 PL의 세공 내의 액체가 기화하고, 다공질막 PL은 해당 세공 내에 라디칼이 침입할 수 있는 상태가 된다. 이 때문에, 일 실시 형태에서는, 공정 ST1, 공정 ST2, 및 공정 ST3을 포함하는 시퀀스 SQ1이 반복 실행된다. 즉, 공정 ST1의 실행에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 다공질막 PL의 표면으로부터 어느 깊이까지의 범위에 있어서 영역 SR이 다시 형성된다. 그 다음에, 공정 ST2의 실행에 의해, 처리 용기(12) 내의 가스가 가스 G1로부터 가스 G2로 치환된다. 그 다음에, 공정 ST3의 실행에 의해, 도 8에 나타내는 바와 같이, 다공질막 PL이 다시 에칭된다. 이것에 의해, 다공질막 PL의 액체에 의한 보호의 효과가 약해지기 전에, 다시 시퀀스 SQ1을 실행할 수 있어, 라디칼로부터의 다공질막 PL의 보호를 실현하고, 또한, 다공질막 PL의 에칭량을 확보할 수 있다.
일 실시 형태의 방법 MT에서는, 공정 STJ1에 있어서, 정지 조건이 만족되지 여부가 판정된다. 정지 조건은, 시퀀스 SQ1의 실행 횟수가 소정 횟수에 이르고 있는 경우에, 만족되는 것으로 판정된다. 공정 STJ1에 있어서, 정지 조건이 만족되지 않는다고 판정되는 경우에는, 시퀀스 SQ1이 다시 실행된다. 한편, 공정 STJ1에 있어서, 정지 조건이 만족된다고 판정되는 경우에는, 시퀀스 SQ1의 실행이 종료되고, 공정 ST4로 이행한다.
공정 ST4에서는, 다공질막 PL의 세공 내의 액체를 기화시켜 기체를 생성하고, 해당 기체를 배기하는 처리가 행해진다. 일 실시 형태의 공정 ST4에서는, 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서 실행할 수 있다. 이 실시 형태에서는, 스테이지 PD의 온도가, 세공 내의 액체를 기화시킬 수 있는 온도로 설정된다. 예컨대, 스테이지 PD의 온도는, 상온(예컨대, 20℃) 이상의 온도로 설정된다. 또한, 공정 ST4에서는, 처리 용기(12) 내에 아르곤 가스가 공급되고, 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 압력이 소정의 압력, 예컨대, 0.1Torr(13.33㎩)로 설정된다. 이러한 공정 ST4에서는, 다공질막 PL의 세공 내의 액체가 기화하여 기체가 되고, 해당 기체가 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 공간으로부터 배기된다. 이것에 의해, 다공질막 PL의 세공 내의 액체가 제거된다.
다른 실시 형태의 공정 ST4에서는, 플라즈마 처리 장치(10)에 진공 반송계를 통해서 접속된 다른 처리 장치 내에 있어서, 웨이퍼 W가 세공 내의 액체를 기화시킬 수 있는 온도 환경하에 놓여진다. 또, 공정 ST4는, 계속되는 시퀀스 SQ2에 있어서도 다공질막 PL의 세공의 봉공이 행해지므로, 생략되더라도 좋다.
방법 MT에서는, 상술한 시퀀스 SQ1의 실행에 의해, 도 9에 나타내는 바와 같이, 다공질막 PL의 데미지를 억제하면서, 마스크 MK1 및 마스크 MK2의 패턴을 다공질막 PL에 전사하는 것이 가능하게 된다. 또한, 시퀀스 SQ1에 의하면, 공정 ST1, 공정 ST2, 및 공정 ST3을 단일 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 실행하는 것이 가능하다. 또한, 일 실시 형태에서는, 공정 ST1, 공정 ST2, 및 공정 ST3에 더하여, 공정 ST4도 단일 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 실행하는 것이 가능하게 된다.
이하, 공정 ST1에 있어서 이용되는 처리 가스, 및 공정 ST1의 각종 조건에 대하여 설명한다.
제 1 예의 처리 가스는, 플로로카본 가스이다. 도 10은 여러 가지의 플로로카본 가스의 포화 증기압과 스테이지 PD의 온도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 10의 그래프의 가로축의 「1000/온도」는, 스테이지 PD의 온도에 의해 1000을 나눈 값을 나타내고 있고, 세로축은, log10(포화 증기압(mTorr))을 나타내고 있다. 도 10에 나타내는 플롯은, 여러 가지의 플로로카본 가스의 포화 증기압과 스테이지 PD의 온도의 관계를 나타내는 실측치이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 동 도면의 그래프에 있어서 각 플로로카본 가스의 포화 증기압과 스테이지 PD의 온도의 관계를 나타내는 복수의 실측치는, 대략 직선상에 위치하고 있다.
여기서, 포화 증기압은, 아래의 식 (1)의 앙투안 방정식(Antoine equation)으로 불리는 실험식에 의해 양호하게 근사되는 것이 알려져 있다. 식 (1)에 있어서, A, B, C는 물질에 의해 정해지는 상수, T는 절대온도, p는 포화 증기압이다.
[수학식 1]
Figure pat00001
식 (1)의 앙투안 방정식에 의해 규정되는 포화 증기압 p와 절대온도 T의 관계는, 도 10에 나타내는 그래프에서는 직선 관계이다(또, 상수 C의 값이 제로가 아닌 경우에는, 도 10에 나타내는 직선이 가로 방향으로 시프트할 뿐이고, 포화 증기압 p와 절대온도 T의 관계에 직선 관계가 존재하는 것에는 변함이 없다). 따라서, 도 10에 나타내는 각 플로로카본 가스에 관한 복수의 실측치의 관계는, 앙투안 방정식에 의해 규정되는 직선 관계에 일치하고 있다. 따라서, 실측치로부터 외삽한 직선을 이용하는 것에 의해, 실측치가 없는 온도 영역의 포화 증기압을 정량적으로 예측하는 것이 가능하다.
도 10에 나타내는 실측치 또는 실측치에 근거하여 외삽한 직선으로부터 알 수 있듯이, C7F8 가스 및 C6F6 가스는, 플라즈마 처리 장치(10)에서 달성할 수 있는 -50℃ 이상의 온도에 있어서 1Torr 이하의 포화 증기압을 갖는다. 따라서, 제 1 예의 처리 가스로서는, C7F8 가스 및 C6F6 가스를 이용할 수 있다. 그렇지만, 제 1 예의 처리 가스는, C7F8 가스 및 C6F6 가스로 한정되는 것이 아니고, 스테이지 온도에 있어서 1Torr 이하의 포화 증기압을 갖는 임의의 플로로카본 가스를 제 1 예의 처리 가스로서 이용할 수 있다.
제 2 예의 처리 가스는, 탄화수소 가스, 즉 CXHY 가스, 또는, 산소 함유 탄화수소 가스, 즉, CXHYOZ 가스이다. 여기서, X, Y, 및 Z는, 1 이상의 정수이다. 제 2 예의 처리 가스로서는, 벤젠(C6H6), n-부탄올(CH3(CH2)2CH2OH), 2-부톡시에탄올(CH3(CH2)3OCH2CH2OH), 2-에톡시에탄올(C2H5OCH2CH2OH), 시클로헥산(C6H12), 다이옥산(OCH2CH2OCH2CH2), 에탄올(C2H5OH), 아세트산에틸(CH3CO2C2H5), 에틸벤젠(C2H5C6H5), 에틸시클로헥산(C6H11C2H5), 메틸에틸케톤(C2H5COCH3), n-옥탄(CH3(CH2)6CH3), 1-프로판올(CH3CH2CH2OH), 2-프로판올((CH3)2CHOH), 톨루엔(C6H5CH3)이 예시된다.
도 11은 제 2 예의 처리 가스의 포화 증기압과 스테이지 PD의 온도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11에서는, 제 2 예의 처리 가스 중, 메탄올, 에탄올, 2-프로판올의 포화 증기압(세로축, 단위는 Torr)과, 스테이지 PD의 온도(가로축, 단위는 ℃)의 관계가 나타나 있다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 제 2 예의 처리 가스도, 플라즈마 처리 장치(10)에서 달성할 수 있는 -50℃ 이상의 온도에 있어서 1Torr 이하의 포화 증기압을 갖는다.
제 2 예의 처리 가스는, 탄소 원자의 원자수에 대하여 그 분자에 있어서의 산소 원자의 원자수가 1/2 이하인 처리 가스이더라도 좋다. 이러한 제 2 예의 처리 가스로서는, 위에 예시한 가스 중 메탄올 이외의 가스를 이용할 수 있다. 이와 같은 원자수비의 처리 가스에 의하면, 산소에 의한 다공질막 PL의 데미지를 억제하는 것이 가능하게 된다.
일 실시 형태의 공정 ST1에서는, 가스 G1은, 처리 가스의 분압이 스테이지 PD의 온도에 있어서의 해당 처리 가스의 포화 증기압의 20% 이상, 100% 이하의 분압이 되도록, 처리 용기(12) 내에 공급된다. 또한, 공정 ST1에 있어서, 처리 용기(12) 내의 공간의 압력은 1Torr, 즉, 133.3파스칼(㎩) 이하의 압력으로 설정된다. 또, 공정 ST1에 있어서의 처리 가스의 분압, 스테이지 PD의 온도, 및 처리 용기(12) 내의 공간의 압력은, 처리 가스의 종류에 따라, 상술한 수치 범위로부터 다공질막 PL의 세공을 액체로 채우는데 적합한 값으로 설정된다. 이러한 공정 ST1에 의해, 처리 가스가 다공질막 PL의 표면으로부터 해당 다공질막 PL의 세공 내에 침입하고, 세공 내에 침입한 처리 가스가, 모관 응축에 의해 해당 세공 내에 있어서 액화하여, 액체가 된다.
또한, 공정 ST1에 있어서의 처리 용기(12) 내의 공간의 압력이 1Torr 이하의 압력으로 설정되는 것에 의해, 공정 ST3에 있어서의 처리 용기(12) 내의 공간의 압력과 공정 ST1에 있어서의 처리 용기(12) 내의 공간의 압력의 차이가 작아진다. 따라서, 공정 ST1로부터 공정 ST3으로 천이할 때의 가스 G1로부터 가스 G2로의 전환, 및, 압력의 전환에 요하는 시간을 단축하는 것이 가능하게 된다. 즉, 공정 ST2에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 공정 ST2에 있어서 다공질막 PL 내의 액체가 기화하는 양을 저감시킬 수 있다.
또한, 공정 ST1에 있어서 제 2 예의 처리 가스와 같은 가연성의 가스가 처리 가스로서 이용되는 경우에는, 해당 처리 가스를 대량의 N2 가스라고 하는 희석 가스에 의해 희석하여 가스 G1에 있어서의 처리 가스의 농도를 폭발 한계 농도 이하의 농도로 설정하고, 안전 확보를 행할 필요가 있다. 또한, 공정 ST1에 있어서 고압 조건을 이용하는 경우에는, 공정 ST2의 실행시에 대량의 가스 G1의 배기가 필요하게 되므로, 이것에 따라 대량의 희석 가스의 배기가 필요하게 된다. 그렇지만, 공정 ST1에 있어서의 처리 용기(12) 내의 공간의 압력이 1Torr 이하의 압력으로 설정되는 것에 의해, 희석 가스의 양, 나아가서는 가스 G1의 총량을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
다른 실시 형태에서는, 제 2 예의 처리 가스가 공정 ST1에 있어서 이용되고, 가스 G1은, 처리 가스의 분압이 스테이지 PD의 온도에 있어서의 해당 처리 가스의 포화 증기압의 100%보다 큰 분압이 되도록, 처리 용기(12) 내에 공급된다. 또한, 이 실시 형태의 공정 ST1에서는, 처리 용기(12) 내의 공간의 압력은, 50mTorr(6.666㎩) 이하의 압력으로 설정된다. 이와 같은 분압으로 공급되는 처리 가스는, 다공질막 PL의 세공 내뿐만 아니라, 처리 용기(12) 내에 있어서도 액화할 수 있다. 그렇지만, 처리 용기(12) 내의 압력이 50mTorr 이하의 저압으로 설정되어 있으므로, 공정 ST1에 있어서 처리 용기(12) 내에 존재하는 처리 가스의 분자의 수 자체가 적다. 따라서, 처리 가스가 액화하는 것에 의해 생성되는 액체가 다공질막 PL의 표면에 불균일하게 부착되어 마이크로 마스크가 되는 것을 억제하면서, 다공질막 PL의 세공을 액체에 의해 충전하는 것이 가능하게 된다.
이하, 다시 도 1을 참조하여, 방법 MT의 시퀀스 SQ2로부터 공정 ST8까지의 각 공정에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는, 도 1에 더하여, 도 12~도 15를 참조한다. 도 12는 방법 MT의 시퀀스 SQ2에 관련되는 일례의 타이밍 차트이다. 도 13~도 15는 방법 MT의 각 공정의 실행 후의 피처리체의 상태를 나타내는 단면도이다. 또, 도 12에 있어서, 가스 G3의 공급이 고레벨(도면 중, 「H」로 표기)인 것은, 가스 G3이 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급되고 있는 것을 나타내고 있고, 가스 G3의 공급이 저레벨(도면 중, 「L」로 표기)인 것은, 가스 G3이 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급되고 있지 않은 것을 나타내고 있다. 또한, 가스 G4의 공급이 고레벨(도면 중, 「H」로 표기)인 것은, 가스 G4가 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급되고 있는 것을 나타내고 있고, 가스 G4의 공급이 저레벨(도면 중, 「L」로 표기)인 것은, 가스 G4가 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 공급되고 있지 않은 것을 나타내고 있다. 또한, 고주파 전력의 공급이 고레벨(도면 중, 「H」로 표기)인 것은, 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력이 공급되어 플라즈마가 생성되고 있는 것을 나타내고 있고, 고주파 전력의 공급이 저레벨(도면 중, 「L」로 표기)인 것은, 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력이 공급되지 않고, 플라즈마가 생성되고 있지 않은 것을 나타내고 있다.
방법 MT에서는, 시퀀스 SQ1에 의한 다공질막 PL의 에칭의 뒤에, 마스크 MK2를 제거하기 위해, 시퀀스 SQ2가 실행된다. 시퀀스 SQ2의 공정 ST5에서는, 스테이지 PD상에 도 9에 나타낸 웨이퍼 W가 탑재된 상태에서, 처리 용기(12) 내에 가스 G3이 공급된다. 도 12에서는, 가스 G3이, 시각 t5로부터 시각 t6의 사이, 처리 용기(12) 내에 공급되는 것이 나타나 있다. 또한, 공정 ST5에서는, 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 압력이 소정의 압력으로 설정된다. 또한, 공정 ST5에서는, 스테이지 PD의 온도가 -50℃ 이상의 온도로 설정된다. 이 공정 ST5에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력은 공급되지 않는다. 따라서, 공정 ST5에서는, 플라즈마는 생성되지 않는다.
가스 G3은, 다공질막 PL의 세공 내에서 액화되는 처리 가스로 구성된다. 즉, 가스 G3은, 해당 처리 가스로 이루어지거나, 또는 해당 처리 가스를 포함한다. 이 처리 가스는, 가스 G1을 구성하는 상술한 처리 가스와 동일한 처리 가스이고, 스테이지 PD의 온도, 예컨대, -50℃ 이상의 온도에 있어서 1Torr, 즉, 133.3파스칼(㎩) 이하의 포화 증기압을 갖는 가스이다. 가스 G3은, 처리 가스의 분압이 20% 이상의 분압이 되도록 처리 용기(12) 내에 공급된다.
공정 ST5에서는, 가스 G3을 구성하는 처리 가스가, 모관 응축에 의해, 다공질막 PL의 세공 내에 있어서 액화한다. 이 모관 응축에 의해, 처리 가스의 분압이 포화 증기압 이하의 분압이더라도, 다공질막 PL의 세공 내에 침입한 해당 처리 가스가, 해당 세공 내에 있어서 액화하여, 액체가 된다. 이러한 공정 ST5가 실행되면, 도 13에 나타내는 바와 같이, 다공질막 PL 내에는, 처리 가스에 근거하는 액체에 의해 세공이 충전된 영역 SR이 형성된다. 이 영역 SR은, 다공질막 PL의 표면으로부터 어느 깊이까지의 범위에 이른다. 이와 같은 영역 SR이 형성되는 것에 의해, 즉, 다공질막 PL의 세공이 액체에 의해 충전되는 것에 의해, 후술하는 공정 ST7에 의해 생성되는 라디칼이, 다공질막 PL의 세공에 침입하는 것이 억제된다. 그 결과, 다공질막 PL의 데미지가 억제된다.
시퀀스 SQ2에서는, 공정 ST5의 종료시에 가스 G3의 처리 용기(12) 내로의 공급이 정지되고, 그 다음에, 일 실시 형태에서는, 공정 ST6이 실행된다. 공정 ST6에서는, 처리 용기(12) 내에 가스 G4가 공급된다. 가스 G4는, 산소 함유 가스를 포함하고, 예컨대, O2 가스를 포함한다. 가스 G4는, 계속되는 공정 ST7의 마스크 MK2의 제거를 위한 애싱 프로세스에서 이용되는 가스이기도 하다. 도 12에서는, 가스 G3의 공급이 공정 ST5의 종료시의 시각 t6에 있어서 정지되고, 처리 용기(12) 내로의 가스 G4의 공급이 시각 t6으로부터 개시되고, 시각 t6에 개시되는 공정 ST6이 시각 t7까지 계속되는 것이 나타나 있다. 또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 공정 ST6의 실행 기간 중, 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력은 공급되지 않는다. 따라서, 공정 ST6에서는, 플라즈마는 생성되지 않는다.
공정 ST6에서는, 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 압력이 소정의 압력으로 설정된다. 이 소정의 압력은, 공정 ST7의 실행시의 처리 용기(12) 내의 압력과 동일한 압력이다. 또한, 공정 ST6에서는, 스테이지 PD의 온도, 즉, 웨이퍼 W의 온도가, 공정 ST7의 실행의 스테이지 PD의 온도와 동일한 온도, 예컨대, -50℃ 이상의 온도로 설정된다.
이 공정 ST6에서는, 처리 용기(12) 내의 가스가, 플라즈마를 생성하지 않는 상태에서, 가스 G3으로부터 가스 G4로 치환된다. 따라서, 불필요한 활성종, 즉, 가스 G3에 유래하는 활성종의 발생이 억제된다.
계속되는 공정 ST7에서는, 가스 G4의 플라즈마가 생성된다. 이 때문에, 공정 ST7에서는, 처리 용기(12) 내에 가스 G4가 공급된 상태가 유지되고, 제 1 고주파 전원(62)으로부터 고주파 전력이 공급된다. 도 12에서는, 공정 ST7의 실행 기간, 즉, 시각 t7로부터 시각 t8까지의 사이에 제 1 고주파 전원(62)으로부터의 고주파 전력이 공급되는 것이 나타나 있다. 또한, 공정 ST7에서는, 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 압력이 소정의 압력으로 설정된다. 이 소정의 압력은, 예컨대, 300mTorr(40㎩) 이하의 압력이다. 또한, 이 소정의 압력은, 100mTorr(13.33㎩) 이하의 압력이더라도 좋다. 또한, 공정 ST7에서는, 스테이지 PD의 온도가, 예컨대, -50℃ 이상의 온도로 설정된다. 또한, 공정 ST7에서는, 제 2 고주파 전원(64)으로부터의 고주파 바이어스 전력이 하부 전극 LE에 공급되더라도 좋다.
이 공정 ST7에서는, 산소의 활성종, 예컨대 산소의 라디칼에 의해 마스크 MK2의 애싱이 행해진다. 이러한 공정 ST7에 의해, 도 14에 나타내는 바와 같이, 마스크 MK2가 제거된다.
상술한 공정 ST6 및 ST7의 실행 시간 길이가 길어지면, 가스 G4의 공급에 의해, 처리 용기 내부에 존재하는 가스 G3의 처리 가스의 분압이 포화 증기압 이하가 된다. 따라서, 다공질막 PL의 세공 내에 침입하여 액화한 처리 가스가, 다시 기화하고, 세공 외부로 배출되게 된다. 즉, 다공질막 PL의 세공 내의 액체가 기화하고, 다공질막 PL은 해당 세공 내에 라디칼이 침입할 수 있는 상태가 된다. 이 때문에, 일 실시 형태에서는, 공정 ST5, 공정 ST6, 및 공정 ST7을 포함하는 시퀀스 SQ2가 반복하여 실행된다. 이것에 의해, 다공질막 PL의 액체에 의한 보호의 효과가 약해지기 전에, 다시 시퀀스 SQ2를 실행할 수 있고, 라디칼로부터의 다공질막 PL의 보호를 실현하고, 또한, 마스크 MK2의 애싱의 합계 시간 길이를 확보할 수 있다.
일 실시 형태의 방법 MT에서는, 공정 STJ2에 있어서, 정지 조건이 만족되는지 여부가 판정된다. 정지 조건은, 시퀀스 SQ2의 실행 횟수가 소정 횟수에 이르고 있는 경우에, 만족되는 것으로 판정된다. 공정 STJ2에 있어서, 정지 조건이 만족되지 않는다고 판정되는 경우에는, 시퀀스 SQ2가 다시 실행된다. 한편, 공정 STJ2에 있어서, 정지 조건이 만족된다고 판정되는 경우에는, 시퀀스 SQ2의 실행이 종료되고, 공정 ST8로 이행한다.
공정 ST8에서는, 공정 ST4와 마찬가지로, 다공질막 PL의 세공 내의 액체를 기화시켜 기체를 생성하고, 해당 기체를 배기하는 처리가 행해진다. 이것에 의해, 도 15에 나타내는 바와 같이, 다공질막 PL의 세공 내의 액체가 제거된다.
일 실시 형태의 공정 ST8에서는, 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서 실행할 수 있다. 이 실시 형태에서는, 스테이지 PD의 온도가, 세공 내의 액체를 기화시킬 수 있는 온도로 설정된다. 예컨대, 스테이지 PD의 온도는, 상온(예컨대, 20℃) 이상의 온도로 설정된다. 또한, 공정 ST8에서는, 처리 용기(12) 내에 아르곤 가스가 공급되고, 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 압력이 소정의 압력, 예컨대, 0.1Torr(13.33㎩)로 설정된다. 이러한 공정 ST8에서는, 다공질막 PL의 세공 내의 액체가 기화하여 기체가 되고, 해당 기체가 배기 장치(50)에 의해 처리 용기(12) 내의 공간으로부터 배기된다. 이것에 의해, 다공질막 PL의 세공 내의 액체가 제거된다.
다른 실시 형태의 공정 ST8에서는, 플라즈마 처리 장치(10)에 진공 반송계를 통해서 접속된 다른 처리 장치 내에 있어서, 웨이퍼 W가 세공 내의 액체를 기화시킬 수 있는 온도 환경하에 놓여진다.
방법 MT에서는, 상술한 시퀀스 SQ2의 실행에 의해, 다공질막 PL의 데미지를 억제하면서, 마스크 MK2를 제거하는 것이 가능하게 된다. 또한, 시퀀스 SQ2에 의하면, 공정 ST5, 공정 ST6, 및 공정 ST7 단일의 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 실행하는 것이 가능하다. 또한, 일 실시 형태에서는, 공정 ST5, 공정 ST6, 및 공정 ST7에 더하여, 공정 ST8도 단일 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 실행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 시퀀스 SQ1의 공정 ST1, 공정 ST2, 및 공정 ST3, 공정 ST4, 시퀀스 SQ2의 공정 ST5, 공정 ST6, 및 공정 ST7, 및, 공정 ST8을 단일 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 실행하는 것이 가능하게 된다.
상술한 바와 같이, 가스 G3의 처리 가스에는, 가스 G1의 처리 가스와 동일한 처리 가스를 이용할 수 있다. 따라서, 가스 G3의 제 1 예의 처리 가스는, 상술한 가스 G1의 제 1 예의 처리 가스와 동일하고, 플로로카본 가스이다. 가스 G3의 플로로카본 가스로서는, C7F8 가스 및 C6F6 가스를 이용할 수 있다. 그렇지만, 가스 G3의 플로로카본 가스는, C7F8 가스 및 C6F6 가스로 한정되는 것이 아니고, 스테이지 온도에 있어서 1Torr 이하의 포화 증기압을 갖는 임의의 플로로카본 가스를 가스 G3의 처리 가스로서 이용할 수 있다.
또한, 가스 G3의 제 2 예의 처리 가스는, 상술한 가스 G1의 제 2 예의 처리 가스와 동일하고, 탄화수소 가스, 즉 CXHY 가스, 또는, 산소 함유 탄화수소 가스, 즉, CXHYOZ 가스이다. 여기서, X, Y, 및 Z는, 1 이상의 정수이다. 가스 G3의 제 2 예의 처리 가스로서는, 벤젠(C6H6), n-부탄올(CH3(CH2)2CH2OH), 2-부톡시에탄올(CH3(CH2)3OCH2CH2OH), 2-에톡시에탄올(C2H5OCH2CH2OH), 시클로헥산(C6H12), 다이옥산(OCH2CH2OCH2CH2), 에탄올(C2H5OH), 아세트산에틸(CH3CO2C2H5), 에틸벤젠(C2H5C6H5), 에틸시클로헥산(C6H11C2H5), 메틸에틸케톤(C2H5COCH3), n-옥탄(CH3(CH2)6CH3), 1-프로판올(CH3CH2CH2OH), 2-프로판올((CH3)2CHOH), 톨루엔(C6H5CH3)이 예시된다.
가스 G3의 제 2 예의 처리 가스는, 기판 SB의 표면을 포함하는 영역이 플로로카본 가스에 대하여 부식되는 재료로 구성되어 있는 경우에, 적합하게 이용된다. 이와 같은 기판 SB의 재료로서는, SiCN이 예시된다.
가스 G3의 제 2 예의 처리 가스는, 탄소 원자의 원자수에 대하여 그 분자에 있어서의 산소 원자의 원자수가 1/2 이하인 처리 가스이더라도 좋다. 이러한 제 2 예의 처리 가스로서는, 위에 예시한 가스 중 메탄올 이외의 가스를 이용할 수 있다. 이와 같은 원자수비의 처리 가스에 의하면, 산소에 의한 다공질막 PL의 데미지를 억제하는 것이 가능하게 된다.
일 실시 형태의 공정 ST5에서는, 가스 G3은, 처리 가스의 분압이 스테이지 PD의 온도에 있어서의 해당 처리 가스의 포화 증기압의 20% 이상, 100% 이하의 분압이 되도록, 처리 용기(12) 내에 공급된다. 또한, 공정 ST5에 있어서, 처리 용기(12) 내의 공간의 압력은 1Torr, 즉, 133.3파스칼(㎩) 이하의 압력으로 설정된다. 또, 공정 ST5에 있어서의 처리 가스의 분압, 스테이지 PD의 온도, 및 처리 용기(12) 내의 공간의 압력은, 처리 가스의 종류에 따라, 상술한 수치 범위로부터 다공질막 PL의 세공을 액체로 채우는데 적합한 값으로 설정된다. 이러한 공정 ST5에 의해, 처리 가스가 다공질막 PL의 표면으로부터 해당 다공질막 PL의 세공 내에 침입하고, 세공 내에 침입한 처리 가스가, 모관 응축에 의해 해당 세공 내에 있어서 액화하여, 액체가 된다.
또한, 공정 ST5에 있어서의 처리 용기(12) 내의 공간의 압력이 1Torr 이하의 압력으로 설정되는 것에 의해, 공정 ST7에 있어서의 처리 용기(12) 내의 공간의 압력과 공정 ST5에 있어서의 처리 용기(12) 내의 공간의 압력의 차이가 작아진다. 따라서, 공정 ST5로부터 공정 ST7로 천이할 때의 가스 G3으로부터 가스 G4로의 전환, 및, 압력의 전환에 요하는 시간을 단축하는 것이 가능하게 된다. 즉, 공정 ST6에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 공정 ST6에 있어서 다공질막 PL 내의 액체가 기화하는 양을 저감시킬 수 있다.
또한, 공정 ST5에 있어서 제 2 예의 처리 가스와 같은 가연성의 가스가 처리 가스로서 이용되는 경우에는, 해당 처리 가스를 대량의 N2 가스라고 하는 희석 가스에 의해 희석하여 가스 G3에 있어서의 처리 가스의 농도를 폭발 한계 농도 이하의 농도로 설정하고, 안전 확보를 행할 필요가 있다. 또한, 공정 ST5에 있어서 고압 조건을 이용하는 경우에는, 공정 ST6의 실행시에 대량의 가스 G3의 배기가 필요하게 되므로, 이것에 따라 대량의 희석 가스의 배기가 필요하게 된다. 그렇지만, 공정 ST5에 있어서의 처리 용기(12) 내의 공간의 압력이 1Torr 이하의 압력으로 설정되는 것에 의해, 희석 가스의 양, 나아가서는 가스 G3의 총량을 저감시키는 것이 가능하게 된다.
다른 실시 형태에서는, 가스 G3의 처리 가스로서 제 2 예의 처리 가스가 공정 ST5에 있어서 이용되고, 가스 G3은, 처리 가스의 분압이 스테이지 PD의 온도에 있어서의 해당 처리 가스의 포화 증기압의 100%보다 큰 분압이 되도록, 처리 용기(12) 내에 공급된다. 또한, 이 실시 형태의 공정 ST5에서는, 처리 용기(12) 내의 공간의 압력은, 50mTorr(6.666㎩) 이하의 압력으로 설정된다. 이와 같은 분압으로 공급되는 처리 가스는, 다공질막 PL의 세공 내뿐만 아니라, 처리 용기(12) 내에 있어서도 액화할 수 있다. 그렇지만, 처리 용기(12) 내의 압력이 50mTorr 이하의 저압으로 설정되어 있으므로, 공정 ST5에 있어서 처리 용기(12) 내에 존재하는 처리 가스의 분자의 수 자체가 적다. 따라서, 처리 가스가 액화하는 것에 의해 생성되는 액체가 다공질막 PL의 표면에 불균일하게 부착되어 마이크로 마스크가 되는 것을 억제하면서, 다공질막 PL의 세공을 액체에 의해 충전하는 것이 가능하게 된다.
이하, 방법 MT의 평가를 위해 행한 실험예에 대하여 설명한다. 또, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실험예 1)
실험예 1에서는, 스핀 성막법에 의해 작성한 SiOC막(이하, 「다공질막 1」이라고 한다), 및, CVD법에 의해 작성한 SiOC막(이하, 「다공질막 2」)을 준비했다. 그리고, 처리 용기(12) 내의 공간의 압력을 가변의 파라미터로 하여, 공정 ST1을 실행했다. 공정 ST1에서는, 가스 G1로서 C6F6 가스로 이루어지는 가스를 이용했다. 또한, 공정 ST1에 있어서의 가스 G1의 유량을 30sccm으로 설정하고, 스테이지 PD의 온도를 -50℃로 설정했다.
그리고, 실험예 1에서는, 공정 ST1의 실행 후의 다공질막 1 및 다공질막 2의 각각의 굴절률을 구했다. 도 16에, 실험예 1에서 구한 굴절률을 나타낸다. 도 16에 있어서, 가로축은, 공정 ST1의 실행시의 처리 용기(12) 내의 공간의 압력을 나타내고 있고, 세로축은 굴절률을 나타내고 있다. 다공질막의 세공이 액체로 충전되어 있을 때의 그 다공질막의 굴절률은, 액체로 세공이 충전되어 있지 않을 때의 다공질막의 굴절률보다 증가하지만, 도 16에 나타내는 그래프를 참조하면, 특히 다공질막 1에서는, 압력이 약 6㎩ 이상이 되면, 굴절률이 높은 값에서 포화하고 있는 것을 알 수 있다. 이 6㎩의 압력은, -50℃에서의 C6F6 가스의 포화 증기압인 27㎩의 약 20%이다. 따라서, 실험예 1의 결과, 20% 이상의 분압으로 처리 가스를 처리 용기 내에 공급하는 것에 의해, 다공질막의 세공 내에서 처리 가스를 액화시키는 것이 가능한 것이 확인되었다.
(실험예 2 및 실험예 3)
실험예 2 및 실험예 3에서는, 스핀 성막법으로 작성한 SiOC막, 즉 다공질막을 준비했다. 그리고, 이하에 나타내는 조건으로 방법 MT를 실시했다. 또한, 비교 실험예 1에 있어서, 실험예 2 및 실험예 3과 동일한 다공질막에 대하여, 실험예 2의 공정 ST3과 동일한 공정만을 적용했다. 또, 공정 ST4의 처리는, 공정 ST3의 실행 후의 다공질막을 갖는 피처리체를, 공정 ST1~공정 ST3의 실행에 이용한 플라즈마 처리 장치와 진공 반송계를 통해서 접속된 다른 프로세스 챔버에 반송하여, 해당 프로세스 챔버에서 실행했다.
<실험예 2의 조건>
ㆍ공정 ST1의 가스 G1 : C6F6 가스(50sccm)
ㆍ공정 ST1의 처리 용기(12) 내의 압력 : 0.1Torr(13.33㎩)
ㆍ공정 ST1의 스테이지 PD의 온도 : -50℃
ㆍ공정 ST1의 처리 시간 : 30초
ㆍ공정 ST2의 가스 G2 : NF3/SiF4/Ar 가스(100/120/30sccm)
ㆍ공정 ST2의 처리 용기(12) 내의 압력 : 0.1Torr(13.33㎩)
ㆍ공정 ST2의 스테이지 PD의 온도 : -50℃
ㆍ공정 ST2의 처리 시간 : 10초
ㆍ공정 ST3의 가스 G2 : NF3/SiF4/Ar 가스(120/100/30sccm)
ㆍ공정 ST3의 처리 용기(12) 내의 압력 : 0.1Torr(13.33㎩)
ㆍ공정 ST3의 스테이지 PD의 온도 : -50℃
ㆍ공정 ST3의 고주파 전력 : 60㎒, 100W
ㆍ공정 ST3의 고주파 바이어스 전력 : 0.4㎒, 50W
ㆍ공정 ST3의 처리 시간 : 3초
ㆍ시퀀스 SQ의 실행 횟수 : 15회
ㆍ공정 ST4의 스테이지의 온도 : 200℃
ㆍ공정 ST4의 처리 시간 : 60초
<실험예 3의 조건>
ㆍ공정 ST1의 가스 G1 : 2-프로판올(50sccm)
ㆍ공정 ST1의 처리 용기(12) 내의 압력 : 0.14Torr(18.67㎩)
ㆍ공정 ST1의 스테이지 PD의 온도 : -20℃
ㆍ공정 ST1의 처리 시간 : 30초
ㆍ공정 ST2의 가스 G2 : NF3/SiF4/Ar 가스(120/100/30sccm)
ㆍ공정 ST2의 처리 용기(12) 내의 압력 : 0.1Torr(13.33㎩)
ㆍ공정 ST2의 스테이지 PD의 온도 : -20℃
ㆍ공정 ST2의 처리 시간 : 5초
ㆍ공정 ST3의 가스 G2 : NF3/SiF4/Ar 가스(120/100/30sccm)
ㆍ공정 ST3의 처리 용기(12) 내의 압력 : 0.1Torr(13.33㎩)
ㆍ공정 ST3의 스테이지 PD의 온도 : -20℃
ㆍ공정 ST3의 고주파 전력 : 60㎒, 100W
ㆍ공정 ST3의 고주파 바이어스 전력 : 0.4㎒, 50W
ㆍ공정 ST3의 처리 시간 : 3초
ㆍ시퀀스 SQ의 실행 횟수 : 15회
ㆍ공정 ST4의 스테이지의 온도 : 200℃
ㆍ공정 ST4의 처리 시간 : 60초
실험예 2 및 3에서는, 방법 MT의 실시 후의 다공질막을 FTIR(푸리에 변환 적외 분광 광도계)을 이용하여 분석했다. 도 17의 (a)에, 초기, 즉 실험예 2의 처리 전의 다공질막, 실험예 2의 처리 후의 다공질막, 및 비교 실험예 1의 처리 후의 다공질막의 각각의 FTIR의 분석 결과인 스펙트럼을 나타낸다. 또한, 도 17의 (b)에, 초기, 즉 실험예 3의 처리 전의 다공질막, 및 실험예 3의 처리 후의 다공질막의 각각의 FTIR의 분석 결과인 스펙트럼을 나타낸다. 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이, 비교 실험예 1의 처리 후의 다공질막의 스펙트럼은, 초기의 다공질막의 스펙트럼과는 크게 상이했다. 즉, 공정 ST1을 실행하지 않고 공정 ST3의 에칭을 행하는 것에 의해, 다공질막에 데미지가 가해지는 것이 확인되었다. 한편, 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이, 실험예 2의 처리 후의 다공질막의 스펙트럼은, 초기의 다공질막의 스펙트럼과 대략 동일한 스펙트럼으로 되어 있었다. 또한, 도 17의 (b)에 나타내는 바와 같이, 실험예 3의 처리 후의 다공질막의 스펙트럼은, 초기의 다공질막의 스펙트럼과 대략 동일한 스펙트럼으로 되어 있었다. 따라서, 실험예 2 및 실험예 3과 같이, 공정 ST1에 있어서 모관 응축을 이용하여 다공질막의 세공을 액체로 충전하는 것에 의해, 공정 ST3의 에칭에 의한 다공질막의 데미지를 억제하는 것이 가능한 것이 확인되었다.
(실험예 4)
실험예 4에서는, SiOC막인 다공질막 PL상에, TiN제의 마스크 MK1, 및 카본 하드 마스크인 마스크 MK2를 갖는 웨이퍼를 준비하고, 시퀀스 SQ1을 실행하여, 도 18의 (a)에 나타내는 바와 같이 슬릿 형상의 다공질막 PL이 남겨지도록, 다공질막 PL을 에칭했다. 그리고, 실험예 4에서는, 시퀀스 SQ2를 실행하는 것에 의해, 도 18의 (b)에 나타내는 바와 같이, 마스크 MK2를 제거했다. 또한, 실험예 4에서는, 공정 ST8을 실행했다. 이하, 실험예 4의 시퀀스 SQ2 및 공정 ST8의 조건을 나타낸다.
<실험예 4의 시퀀스 SQ2 및 공정 ST8의 조건>
ㆍ공정 ST5의 가스 G3 : C6F6 가스(250sccm)
ㆍ공정 ST5의 처리 용기(12) 내의 압력 : 0.2Torr(26.66㎩)
ㆍ공정 ST5의 스테이지 PD의 온도 : -50℃
ㆍ공정 ST5의 처리 시간 : 30초
ㆍ공정 ST6의 가스 G4 : O2 가스(200sccm)
ㆍ공정 ST6의 처리 용기(12) 내의 압력 : 0.1Torr(13.33㎩)
ㆍ공정 ST6의 스테이지 PD의 온도 : -50℃
ㆍ공정 ST6의 처리 시간 : 10초
ㆍ공정 ST7의 가스 G4 : O2 가스(200sccm)
ㆍ공정 ST7의 처리 용기(12) 내의 압력 : 0.1Torr(13.33㎩)
ㆍ공정 ST7의 스테이지 PD의 온도 : -50℃
ㆍ공정 ST7의 고주파 전력 : 60㎒, 200W
ㆍ공정 ST7의 고주파 바이어스 전력 : 0.4㎒, 100W
ㆍ공정 ST7의 처리 시간 : 4초
ㆍ시퀀스 SQ의 실행 횟수 : 40회
ㆍ공정 ST8의 스테이지의 온도 : 200℃
또한, 비교 실험예 2에 있어서, 실험예 4와 마찬가지로 다공질막 PL을 에칭 한 후에, CO2 가스를 이용하여 하기의 조건의 애싱을 행했다.
<비교 실험예 2의 애싱의 조건>
ㆍCO2 가스 유량 : 380sccm
ㆍ처리 용기(12) 내의 압력 : 0.1Torr(13.33㎩)
ㆍ스테이지 PD의 온도 : -50℃
ㆍ고주파 전력 : 60㎒, 200W
ㆍ고주파 바이어스 전력 : 0.4㎒, 100W
ㆍ처리 시간 : 155초
그리고, 실험예 4 및 비교 실험예 2의 애싱 직후의 다공질막 PL의 슬릿 형상의 패턴의 폭 W1(도 18의 (b) 참조), 애싱 후의 해당 패턴에 대하여 0.5wt%의 불화수소산을 이용한 세정 처리를 적용한 후의 슬릿 형상의 패턴의 폭 W2(도 18의 (c) 참조)를 측정했다. 그 결과, 애싱 직후의 다공질막 PL의 슬릿 형상의 패턴의 폭 W1은 52.9㎚이고, 실험예 4의 불화수소산을 이용한 세정 처리 후의 슬릿 형상의 패턴의 폭 W2는 51.6㎚이고, 비교 실험예 2의 불화수소산을 이용한 세정 처리 후의 슬릿 형상의 패턴의 폭 W2는 31.8㎚였다. 여기서, 데미지를 받고 있지 않은 SiOC막은 불화수소산에 불용(不溶)이지만, 데미지를 받은 SiOC막은 SiO2막으로 변질되기 때문에, 불화수소산에 가용(可溶)이 된다. 이것으로부터, 비교 실험예 2에 비하여 실험예 4에서는 다공질막 PL에 대한 데미지가 억제되고 있다고 결론을 내릴 수 있다. 보다 상세하게는, 비교 실험예 2와 같이 다공질막 PL의 세공을 봉공하지 않고 마스크 MK2를 애싱에 의해 제거하면, 다공질막 PL에 데미지가 발생하고, 에칭 직후의 다공질막 PL의 패턴의 폭보다, 변질되지 않고 남겨진 다공질막 PL의 패턴의 폭이 가늘어지는 것이 확인되었다. 한편, 실험예 4에서는, 다공질막 PL의 세공을 봉공하여, 마스크 MK2를 애싱에 의해 제거했으므로, 애싱 직후의 다공질막 PL의 패턴의 폭과 불화수소산을 이용한 세정 처리 후의 다공질막 PL의 패턴의 폭의 차이는 매우 작았다. 즉, 실험예 4에서는, 마스크 MK2의 애싱에 의한 다공질막 PL의 데미지가 억제되고 있는 것이 확인되었다.
이상, 여러 가지의 실시 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상술한 실시 형태로 한정되는 일 없이 여러 가지의 변형 양태를 구성 가능하다. 예컨대, 상술한 실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치(10)가 방법 MT의 실시에 이용되고 있지만, 방법 MT는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치, 또는, 마이크로파라고 하는 표면파에 의해 플라즈마를 생성하는 플라즈마 처리 장치라고 하는 임의의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실시하는 것이 가능하다.
10 : 플라즈마 처리 장치
12 : 처리 용기
30 : 상부 전극
40 : 가스 소스군
50 : 배기 장치
62 : 제 1 고주파 전원
64 : 제 2 고주파 전원
PD : 스테이지
ESC : 정전 척
LE : 하부 전극
W : 웨이퍼
MK2 : 마스크
PL : 다공질막
SB : 기판

Claims (20)

  1. 다공질막 및 유기 재료로 구성되어 상기 다공질막상에 마련된 마스크를 갖는 피처리체를 처리하는 방법으로서,
    상기 다공질막을 갖는 피처리체가 수용된 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 제 1 가스를 공급하는 공정과,
    상기 마스크를 제거하기 위해, 상기 처리 용기 내에 있어서 제 2 가스의 플라즈마를 생성하는 공정
    을 포함하고,
    상기 제 1 가스는, 상기 처리 용기 내에서 그 위에 상기 피처리체가 탑재되어 있는 스테이지의 온도에 있어서 133.3파스칼 이하의 포화 증기압을 갖는 처리 가스로 이루어지거나, 또는, 그 처리 가스를 포함하고,
    상기 제 1 가스를 공급하는 상기 공정에서는, 플라즈마는 생성되지 않고, 상기 처리 용기 내에 공급되는 상기 처리 가스의 분압은, 상기 포화 증기압의 20% 이상인
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스를 공급하는 상기 공정 및 상기 제 2 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정을 포함하는 시퀀스가 반복 실행되는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가스를 공급하는 상기 공정과 상기 제 2 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정의 사이에 있어서, 플라즈마를 생성하지 않고, 상기 처리 용기 내에 상기 제 2 가스를 공급하는 공정을 더 포함하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가스를 공급하는 상기 공정에 있어서의 상기 처리 용기 내의 공간의 압력은, 133.3파스칼 이하인 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정에 있어서의 상기 처리 용기 내의 공간의 압력은, 40파스칼 이하인 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 플로로카본 가스를 포함하는 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 가스는, C7F8 가스 및 C6F6 가스 중 적어도 한쪽을 포함하고,
    상기 제 1 가스를 공급하는 상기 공정에 있어서 상기 처리 용기 내에 공급되는 상기 처리 가스의 분압은, 상기 포화 증기압의 100% 이하인
    방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 탄화수소 가스 또는 산소 함유 탄화수소 가스인 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 처리 가스에 포함되는 분자 중의 탄소 원자의 원자수에 대하여 그 분자 중의 산소 원자의 원자수가 1/2 이하인 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 가스에 근거하는 상기 다공질막 중의 액체를 기화시켜 기체를 생성하고, 그 기체를 배기하는 공정을 더 포함하는 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다공질막을 갖는 피처리체가 수용된 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에 제 3 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에 있어서 상기 다공질막의 에칭용의 제 4 가스의 플라즈마를 생성하는 공정
    을 더 포함하고,
    상기 제 3 가스를 공급하는 상기 공정 및 상기 제 4 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정은, 상기 제 1 가스를 공급하는 상기 공정 및 상기 제 2 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정의 전에 실행되고,
    상기 제 3 가스는, 상기 처리 용기 내에서 그 위에 상기 피처리체가 탑재되어 있는 스테이지의 온도에 있어서 133.3파스칼 이하의 포화 증기압을 갖는 처리 가스로 이루어지거나, 또는, 그 처리 가스를 포함하고,
    상기 제 3 가스를 공급하는 상기 공정에서는, 플라즈마는 생성되지 않고, 그 제 3 가스를 구성하는 상기 처리 가스의 분압은, 그 제 3 가스를 구성하는 그 처리 가스의 포화 증기압의 20% 이상인
    방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 가스를 공급하는 상기 공정 및 상기 제 4 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정을 포함하는 시퀀스가 반복 실행되는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 가스를 공급하는 상기 공정과 상기 제 4 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정의 사이에 있어서, 플라즈마를 생성하지 않고, 상기 처리 용기 내에 상기 제 4 가스를 공급하는 공정을 더 포함하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 가스를 공급하는 상기 공정에 있어서의 상기 처리 용기 내의 공간의 압력은, 133.3파스칼 이하인 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 4 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정에 있어서의 상기 처리 용기 내의 공간의 압력은, 40파스칼 이하인 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 가스를 구성하는 상기 처리 가스는, 플로로카본 가스를 포함하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 3 가스를 구성하는 상기 플로로카본 가스는, C7F8 가스 및 C6F6 가스 중 적어도 한쪽을 포함하고,
    상기 제 3 가스를 공급하는 상기 공정에 있어서 상기 처리 용기 내에 공급되는 그 제 3 가스를 구성하는 상기 처리 가스의 분압은, 그 제 3 가스를 구성하는 그 처리 가스의 포화 증기압의 100% 이하인
    방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 가스를 구성하는 상기 처리 가스는, 탄화수소 가스 또는 산소 함유 탄화수소 가스인 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 3 가스를 구성하는 상기 처리 가스에 포함되는 분자 중의 탄소 원자의 원자수에 대하여 그 분자 중의 산소 원자의 원자수가 1/2 이하인 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 가스를 구성하는 상기 처리 가스에 근거하는 상기 다공질막 중의 액체를 기화시켜 기체를 생성하고, 그 기체를 배기하는 공정을 더 포함하는 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6499001B2 (ja) * 2015-04-20 2019-04-10 東京エレクトロン株式会社 多孔質膜をエッチングする方法
JP6836959B2 (ja) * 2017-05-16 2021-03-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、処理システム、及び、多孔質膜をエッチングする方法
JP2019179889A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法及びプラズマ処理装置
JP6666601B2 (ja) * 2018-11-22 2020-03-18 東京エレクトロン株式会社 多孔質膜をエッチングする方法
CN110295371B (zh) * 2019-06-28 2021-07-02 云谷（固安）科技有限公司 掩膜版的清洗方法
US11087989B1 (en) 2020-06-18 2021-08-10 Applied Materials, Inc. Cryogenic atomic layer etch with noble gases

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000063022A (ko) * 1999-03-26 2000-10-25 미다라이 후지오 다공질체의 세정방법 및 다공질체, 비다공질막 및접합기판의 제작방법
US20130119014A1 (en) * 2011-11-15 2013-05-16 GLOBALFOUNDERIES Inc. Protective treatment for porous materials
KR20130142866A (ko) * 2012-06-19 2013-12-30 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 에칭 손상 및 ｅｓｌ 없는 이중 다마신 금속 상호접속
KR20150032160A (ko) * 2013-09-17 2015-03-25 아이엠이씨 브이제트더블유 처리 전 다공성 기판의 보호

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3214962A (en) * 1961-04-28 1965-11-02 Westinghouse Electric Corp Gas-analyzer device
JPH08186162A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Komatsu Electron Metals Co Ltd 半導体ウェーハ用包装容器およびその製造方法およびこれを用いた半導体ウェーハの保管方法
JP2001349682A (ja) * 2000-06-05 2001-12-21 Toshiba Corp 沸騰冷却装置
CN1447981B (zh) * 2000-08-21 2013-08-07 陶氏环球技术公司 微电子装置制造中用于有机聚合物电介质的硬面层的有机硅酸盐树脂
US20050241671A1 (en) * 2004-04-29 2005-11-03 Dong Chun C Method for removing a substance from a substrate using electron attachment
JP2007233065A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Ricoh Co Ltd 光偏向装置とその製造方法並びに光投影装置
US7741224B2 (en) * 2007-07-11 2010-06-22 Texas Instruments Incorporated Plasma treatment and repair processes for reducing sidewall damage in low-k dielectrics
US7838426B2 (en) * 2007-08-20 2010-11-23 Lam Research Corporation Mask trimming
US7871926B2 (en) * 2007-10-22 2011-01-18 Applied Materials, Inc. Methods and systems for forming at least one dielectric layer
US8277670B2 (en) * 2008-05-13 2012-10-02 Lam Research Corporation Plasma process with photoresist mask pretreatment
US8372756B2 (en) * 2008-08-29 2013-02-12 Air Products And Chemicals, Inc. Selective etching of silicon dioxide compositions
JP5637212B2 (ja) * 2010-08-27 2014-12-10 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、パターン形成方法、半導体素子の製造方法、および半導体素子
US20130119018A1 (en) * 2011-11-15 2013-05-16 Keren Jacobs Kanarik Hybrid pulsing plasma processing systems
FR3002079B1 (fr) * 2013-02-11 2016-09-09 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un transistor
EP3070735B1 (en) * 2015-03-17 2020-11-18 IMEC vzw Protection of porous substrates during plasma etching

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000063022A (ko) * 1999-03-26 2000-10-25 미다라이 후지오 다공질체의 세정방법 및 다공질체, 비다공질막 및접합기판의 제작방법
US20130119014A1 (en) * 2011-11-15 2013-05-16 GLOBALFOUNDERIES Inc. Protective treatment for porous materials
KR20130142866A (ko) * 2012-06-19 2013-12-30 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 에칭 손상 및 ｅｓｌ 없는 이중 다마신 금속 상호접속
KR20150032160A (ko) * 2013-09-17 2015-03-25 아이엠이씨 브이제트더블유 처리 전 다공성 기판의 보호

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