低温でプラズマ励起原子膜の成膜によりシリコン酸化膜を成膜する方法
【課題】ＰＥＡＬＤにより基板上に成膜するプロセスにおいて、基板上の有機膜にダメージを与えない方法を提供する。
【解決手段】ＰＥＡＬＤにより、基板に形成されたレジストパターン又はエッチされたライン上にシリコン酸化膜を成膜する方法が、レジストパターン又はエッチされたラインが形成された基板をＰＥＡＬＤリアクターに与える工程と、基板が配置されたサセプタの温度を成膜温度として５０℃未満に制御する工程と、成膜温度を５０℃未満の一定の温度に実質的に又はほぼ維持しながら、ＰＥＡＬＤリアクターにシリコン含有前駆体及び酸素供給反応ガスを導入して、レジストパターン又はエッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜する工程と、前記レジストパターン又は前記エッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜するために、実質的に又はほぼ一定の温度で成膜サイクルを複数回繰り返す工程とを含む。
【解決手段】ＰＥＡＬＤにより、基板に形成されたレジストパターン又はエッチされたライン上にシリコン酸化膜を成膜する方法が、レジストパターン又はエッチされたラインが形成された基板をＰＥＡＬＤリアクターに与える工程と、基板が配置されたサセプタの温度を成膜温度として５０℃未満に制御する工程と、成膜温度を５０℃未満の一定の温度に実質的に又はほぼ維持しながら、ＰＥＡＬＤリアクターにシリコン含有前駆体及び酸素供給反応ガスを導入して、レジストパターン又はエッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜する工程と、前記レジストパターン又は前記エッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜するために、実質的に又はほぼ一定の温度で成膜サイクルを複数回繰り返す工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、プラズマ励起原子膜の成膜（ＰＥＡＬＤ）によりシリコン酸化膜を成膜する方法に関し、特に、ＰＥＡＬＤによる成膜の間に生ずるダメージによる、レジストのような有機膜の形状変形を抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＬＤ−ＳｉＯ２は、従来３００℃程度で成膜を行っていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年デバイスの高集積化に伴いリソグラフィの解像度以上の微細化に対応するため、レジスト上へコンフォーマルなＳｉＯ２を成膜する要求が増加している。また、レジストは多種多様な種類があるが、どれも有機物であるために高温では消失してしまうといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のある態様においては、ＰＥＡＬＤにより基板上に積層構造を構築するプロセスにおいて、基板上の有機膜がダメージを受け形状変形を起こすことを抑制することができ、リソグラフィによる高度な微細化が可能となる。また、本発明のある態様においては、コンフォーマルなシリコン酸化膜を高い成膜速度で形成することができる。上記の少なくとも一つを実現するある態様においては、シリコン酸化膜をＰＥＡＬＤによりパターン化された有機膜上に成膜するが、その際に、成膜温度が低い領域で成膜速度を成膜温度の一次関数として制御することを特徴とする。
【０００５】
ある態様においては成膜温度を約５０℃未満、好ましくは約４０℃以下、より好ましくは約３０℃以下の一定の温度に制御することで、有機膜がＳｉＯ２のＰＥＡＬＤ成膜過程でダメージを受け形状変形を起こすことを有効に抑制することが可能となる。発明者の実験によれば５０℃でもダメージによりレジスト形状が変形するケースもあり、従って、更なる低温成膜を実施するのが好ましく、約３０℃以下の一定温度にするとレジストの種類によらずダメージを実質的に生じさせないことが可能となる。
【０００６】
また、そのような温度領域においては、成膜速度は成膜温度の実質的に完全な一次関数あるいは略一次関数として制御することが可能であり、膜厚制御、成膜時間制御を著しく簡略化することができ、スループットを向上させることができる。なお、驚くことに成膜速度は成膜温度の負の一次関数となる。
【０００７】
ＳｉＯ２のＰＥＡＬＤによる成膜のある態様では、ＡＬＤに一サイクル内で、シリコンを供給する前駆体ガスの導入と、ＲＦパワーの印加をパルスとし、酸素を供給するガスの導入、パージガスの導入を一定とし、排気も一定に実施する。即ち、一サイクル内における、シリコンを供給する前駆体ガスの導入のパルスと、RFパワーの印加のパルスの長さ、インターバルを制御することで（ある態様ではこれら２つのパルスを制御するのみで）、ＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２の成膜を制御する。
【０００８】
なお、ＰＥＡＬＤ法を使用した場合、５０℃未満の低温でＳｉＯ２の成膜を実施する場合、従来使用しているようなサセプタヒーターでは温度制御が困難である。従来のサセプタヒーターでは５０℃程度の制御が限界であり、それ未満の温度で成膜を行う場合はヒーターをＯｆｆにし、室温とするほか無いが、ヒーター等を用いない場合、常温２０〜３０℃程度となるが、温度安定性及び再現性がとれない。本発明のある態様では、サセプタ内を冷媒が循環するようにチラーユニットを備えた構造とすることで加熱冷却を可能とし、これにより例えば−１０℃〜５０℃（温度制御範囲としては−１０℃〜８０℃）で温度制御が可能となり、再現性の良好な低温成膜が可能となる。
【０００９】
本発明の態様および従来技術を越えて達成される効果を要約する目的のために、本発明の目的及び効果がここで説明される。もちろん、このような目的や効果のすべてが本発明の特定の実施例のいずれかに従って達成されるわけではないことは理解されるであろう。したがって、例えば、以下で教示する他の目的、効果を必ずしも達成することなく、ここで教示する一つの効果又は一群の効果を達成又は最適にする方法で本発明を実施又は成し遂げることができることは当業者であれば分かるであろう。
【００１０】
さらに、本発明の態様、特徴及び利点は以下の詳細な説明により明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一態様に従ったＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成長速度（nm/ cycle）と成膜温度（℃）との間の関係を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明の一態様に従ったＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成長速度（nm/cycle）と成膜温度（℃）との間の関係、及び従来技術の方法にしたがったＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成長即と（nm/cycle）と成膜温度（℃）との間の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の一態様に従ったＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成膜を行うための一サイクルに対する時間チャートである。
【図４】図４は、本発明の一態様に従ったＳｉＯ２ＡＬＤ膜を使用した接触アレーの二重パターンニングを示す。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、本発明の一態様に従ったチラーユニットを備えたサセプタの略示平面図及び略示断面図である。
【図６】図６は、ＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成膜温度に依存したレジストの形状変化を略示する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のこれら又は他の特徴は、本発明を限定することを意図するものではないが、好適実施例を図示する図面を参照して説明される。
【００１３】
本発明は、限定の意図がない以下の実施例を包含する。
【００１４】
一つの実施例として、プラズマ励起原子膜の成膜（ＰＥＡＬＤ）により、基板に形成されるレジストパターン又はエッチされたライン上に酸化シリコン膜を成膜する方法は、（ｉ）レジストパターン又はエッチされたラインが形成された基板をＰＥＡＬＤリアクターに与える工程と、（ｉｉ）基板が配置されるサセプタの温度を成膜温度として５０℃未満の温度に制御する工程と、（ｉｉｉ）成膜温度を５０℃に満たない一定の温度に実質的に又はほぼ維持しながら、ＰＥＡＬＤリアクターにシリコン含有前駆体及び酸素供給反応ガスを導入し、これによりレジストパターン又はエッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜する工程と、（ｉｖ）レジストパターン又はエッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜するために、実質的に又はほぼ一定の温度でサイクルを複数回繰り返す工程とを含む。
【００１５】
ある態様として、成膜温度は、４０℃以下又は３０℃以下の実質的に又はほぼ一定の温度に制御される。
【００１６】
上述した態様のいずれかにおいて、サイクル中に、パージガスがＰＥＡＬＤリアクターに導入され、過剰なシリコン含有前駆体が除去されてもよい。
【００１７】
上述した態様のいずれかにおいて、サイクル中に、シリコン含有前駆体は第一のパルス中に導入されてもよく、またＰＲパワーは第二のパルス中に適用されてもよいが、ここで第一のパルスと第二のパルスは重なることがない。
【００１８】
上述した態様のいずれかにおいて、酸素供給反応ガスは一定にして導入される。
【００１９】
上述した態様のいずれかにおいて、サイクル中に、パージガスがＰＥＡＬＤリアクターに一定に導入されてもよい。
【００２０】
上述した態様のいずれかにおいて、シリコン前駆体は、アミノシランガスであってもよい。一態様として、アミノシランガスは、ＢＤＥＡＳ(bisdiethylaminosilane)、ＢＥＭＡＳ(bisethylmethylaminosilane)、３ＤＭＡＳ(trisdimethylaminosilane)、およびＨＥＡＤ(hexakisethylaminosilane)からなるグループから選択されるものでもよい。
【００２１】
上述した形態のいずれかにおいて、酸素供給反応ガスはＯ２ガスであってもよい。
【００２２】
上述した形態のいずれかにおいて、パージガスは希ガスであってもよい。一態様として、ＡｒまたはＨｅがパージガスとして使用されてもよい。
【００２３】
上述した態様のいずれかにおいて、サイクルは約１．５秒から３．０秒の期間であってもよい。他の態様では、サイクルは約１秒から約５秒の期間であってもよい。
【００２４】
上述した実施例のいずれかにおいて、シリコン酸化膜の成長速度は、約０．１２nm／cycle又はそれ以上であってもよい。一実施例では、シリコン酸化膜の成長速度は約０．１２５nm／cycleから約０．１４５nm／cycleであってもよい。
【００２５】
上述した態様のいずれかにおいて、サセプタの温度は次の式に従ってセットできる。
ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７
ここで、ｙは成長速度（nm/cycle）で、ｘは成膜温度（℃）である。他の形態では、成長速度（nm/ cycle）がｙ＋１０％であってもよい。
【００２６】
上述した形態のいずれかにおいて、成膜温度は、冷媒をサセプタ内に形成された導管に通過させることで調節することができる。
【００２７】
上述した形態のいずれかにおいて、ＲＦパワーは容量結合された平行な電極を使用して適用されてもよく、サセプタは下側電極のように機能し、一つの基板を保持する。
【００２８】
上述の方法のいずれかは、また基板がＰＥＡＬＤ内に入れる前に、（Ｉ）シリコン酸化膜の成長速度と成膜温度との間の関係を定義する標準的な曲線を得る工程、（ＩＩ）一サイクル中でのシリコン酸化膜の成長速度をセットする工程、（ＩＩＩ）標準的な曲線を使用してセットされた成長速度に基づいて成膜温度を得る工程をさらに含んでもよい。一形態において、標準的な曲線は、ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７であってもよく、ここでｙは成長速度（nm/cycle）、ｘは成膜温度（℃）である。
【００２９】
本発明は、典型的な形態を参照して下述されるが、形態は本発明を限定することを意図するものではない。
【００３０】
本発明のある態様における一つの特徴は、成膜温度の調節のための装置構成である。従来のサセプタヒーターでは５０℃程度の制御が限界でありそれ以下の温度で成膜を行う場合はヒーターをOffし室温とするしか無い。ヒーター等を用いない場合、常温２０〜３０℃程度となるが温度安定性及び再現性がとれない。冷媒をチラーユニットにより循環させることで加熱冷却が可能となるサセプタを導入し、これにより−１０〜８０℃の温度制御が可能となり再現性の良好な低温成膜が可能となる。
【００３１】
本発明のある態様におけるほかの特徴は、有機膜などのレジスト上への成膜における、レジストダメージの抑制である。成膜温度を下げることにより、従来の高温ＡＬＤ−ＳｉＯ２プロセスにおいて発生していたレジスト上への成膜によるレジストダメージ及び消失を防ぐことが可能になる。
【００３２】
本発明のある態様におけるその他の特徴は、膜成長速度の向上である。成膜温度を下げるに従い成膜温度を向上させることができる。これにより、スループットを向上させることができる。
【００３３】
以下、本発明のある態様における装置構成について説明する。本発明はこれに限定されるものではない。図５Ａはチラーユニットを備えたサセプタの一例を示す平面図であり、図５Ｂは図５Ａの５Ｂ線に沿って断面を取ったときの縦断面図である。トッププレート５１とサセプタ５３の間に冷媒（エチレングリコールなど）を流すための溝５４を図５Ａのように渦状に形成したプレート５２を設け、そこに冷媒を流し循環させる。冷媒は該プレートの中心付近に設けられた入口５６から渦状溝に流入し、外側に向かって渦状に流動し、外周付近に設けられた溝の終わり５７から該プレートの中心付近に設けられた出口５５から排出される。チラーにより−１０〜８０℃の範囲で温度の調整を行うことが可能である。成膜温度範囲を８０℃から−１０℃と広げることにより、多種の有機膜へのダメージに対応することが可能となるが、ある態様では、有機膜のダメージ抑制の観点より５０℃未満、好ましくは４０℃以下、更には３０℃以下に調整する（別の態様では更に２０℃以下、１０℃以下、０℃以下に調整する）。冷媒の流動速度、流動量は、トッププレートが所望の一定温度になるように適宜調整することができる。
【００３４】
なお、流路は中心から外側に向かう渦状に限定されず、外側から中心へ向かう渦状、あるいは、外周の一端から他の端へ向かうジグザグ状であってもよい。あるいは、中心から外周へ向かって複数の流路を放射状に形成してもよい。上記の態様では、流路の全長は少なくとも外周の２倍以上、好ましくは３倍以上である。
【００３５】
また、温度を下げることでレジスト形状変化の改善傾向が見られるので−１０℃によりさらに低温の場合でもよいが、−１０℃より下げる場合はチラーユニットではなく更に大掛かりな冷却機構が必要になる。
【００３６】
冷媒としてはある態様においては以下のものを適宜選択して用いることができる。エチレングリコールやグリセリンなどの不凍液、空冷（室温以上）、水冷（０℃以上）、窒素ガス、液体窒素、二酸化炭素、アンモニア、液体ヘリウム、水素、プロパン、ブタン、イソブタンなどの炭化水素系ガス、フロン類、ハロゲン化炭化水素類など。
【００３７】
冷却方法としては、チラーなどによる冷媒循環型、ペルチェ素子を用いた電子冷却、Ｎ２ガスなどによる圧送型等、適宜選択して用いることができる。
【００３８】
ある態様では、ＰＥＡＬＤによるＡｉＯ２膜の成膜における温度以外の条件としては例えば以下の通りである。
【００３９】
ＲＦパワー（１３．５６MHz） ： ２０〜１００Ｗ
成膜圧力 ： 約４００Ｐａ
Ｓｉ含有前駆体流量 ： ３００〜５００ｓｃｃｍ
酸素流量 ： １００〜１０００ｓｃｃｍ
パージガス（例えばＡｒ）流量 ： 約１５００ｓｃｃｍ
【００４０】
また、ある態様では例えば圧力は１００Ｐａから１０００Ｐａ程度の間で選択することができ、また、パージガス流量も１０００ｓｃｃｍから２５００ｓｃｃｍ程度の間で選択することができる。
【００４１】
また、ＰＥＡＬＤの一サイクルにおけるタイミングチャートの一例を図３に示す。まず、パージガスをリアクターに流し安定化させるが、パージガスは常に一定流量でリアクター内を流れているようにする。次にＳｉ前駆体を一つのパルスとして、酸素反応ガスは一定流量で継続的にリアクターに導入し、Ｓｉ前駆体パルスが停止したのち、ＲＦパワーを一つのパルスとして印加する。Ｓｉ前駆体パルスとＲＦパワーのパルスは重複しない。パージガスが継続的に流入しているのと同様に、リアクターは常に排気され、一定圧力が維持されている。Ｓｉ前駆体がパルスで導入されている最中もパージガスは流入しているが、Ｓｉ前駆体のパルスが停止した後は、パージガスと酸素反応ガスのみの流入となり、実質的にSi前駆体を基板表面からパージすることができる。
【００４２】
図３は一サイクルを示しているが、一サイクルはある態様では約１．５秒から約３秒程度である。一サイクルにおけるＳｉＯ２膜の膜厚は図１に示すように成膜温度にほぼ完全に一次関数的に依存しており、成膜温度が低くなると、成膜速度は増加する。ある態様においては、成膜温度を約40℃以下としたときに成膜速度は約０．１２nm/cycle以上（例えば、０．１２nm/cycle〜０．１５nm/cycle）である（後述する実施例）。なお、上記のＰＥＡＬＤのサイクルにおいて、ある態様では酸素反応ガスやパージガスをパルス状で導入してもよい。また、各ガスは一種類に限らず、複数種類の混合ガスであってもよい。
【００４３】
驚くことに、上記のＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２膜では成膜速度はほぼ完全に一次関数的に負の傾きで成膜温度に依存しており、これは従来のＰＥＡＬＤによる金属膜の成膜速度と著しく異なっている。図２に金属膜（Ｗ）のＰＥＡＬＤによる成膜速度と成膜温度の関係の一例を示す。成膜温度が上昇すると成膜速度も上昇する。また、原子膜を形成するために比較的高温で処理する必要があり、通常は２００度以上（典型的には３００度以上）の温度である。２００℃よりも低くなると成膜速度は著しく低下する。一方、ＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２膜では低温で成膜速度が高く、高温になると低下する。また、１００℃を越える温度では成膜速度と成膜速度には一時関数的な関連から離れていく。
【００４４】
図1の例では成膜速度ｙは、ｘを成膜温度として、ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７の関係となっている。このような検量線を事前に求めておくことにより、所望の膜厚にするための温度と時間の関係を正確に把握することができ、正確な成膜制御を容易に実現することができる。例えば、所望の膜厚と成膜温度を設定した場合は、成膜時間を的確に算定することができる。また、成膜サイクルが一定の場合に、所望の膜厚を得るための成膜温度を的確に設定することもできる。ＳｉＯ２の膜厚は、目的により異なるがある態様では５nm〜４０nm程度である。サイクル数としては４０〜３３０程度である。
【００４５】
ここでの説明で、条件及び／又は構成が特定されていないところもあるが、当業者であれば、ここで開示した内容から、日常の実験を通じてこのような条件及び／又は構成を容易に与えることができる。
【００４６】
本発明は、本発明の限定を意図しない特定の例を参照して詳細に説明される。特定の例において適用された数値は、少なくとも＋５０％の範囲で修正を行えるが、その範囲の端点は含まれる場合もあり、含まれない場合もある。
【００４７】
実施例
基板の上に有機膜として、ＡｒＦレーザー用のフォトレジストであり、アクリル酸、またはメタクリル酸エステルの重合体及び共重合体のアルキル置換体を基本とした組成からなる構造を有した3種類のフォトレジストＡ、Ｂ、Ｃ（ライン幅４０nm、厚み１２０nm）をそれぞれ形成し、その上にＳｉＯ２膜をＰＥＡＬＤにより成膜した。成膜の条件は以下の通りであった。
【００４８】
Ｓｉ含有前駆体 ： ＢＤＥＡＳ
Ｓｉ含有前駆体流量 ：５００ｓｃｃｎ
Ｓｉ含有前駆体パルス ：０．５秒
酸素流量 ：６００ｓｃｃｍ
Ａｒ流量 ：１．５ｓｃｃｍ
ＲＦパワー（１３．５６ＭＨｚ） ： ５０Ｗ
RFパワーパルス ：０．３秒
Ｓｉ含有前駆体パルスとＲＦパワーパルスのインターバル（ＲＦパワー印加前のパージ）：０．３秒
ＲＦパワーパルスとＳｉ含有前駆体パルスのインターバル（ＲＦパワー印加後のパージ）：０．３秒
成膜圧力 ：４００Ｐａ
一サイクルの長さ ：１．５秒
【００４９】
サセプタとしては図５Ａ、５Ｂに示したものを使用した。冷媒としてはエチレングリコールを使い、チラーユニットにより冷媒流量、冷媒温度を調整して、サセプタの温度（トッププレートの表面温度）をそれぞれ８０℃、５０℃、３０℃に調整した。膜厚はそれぞれ９nmとした。なお、成膜温度と成膜速度の関係は図１に示す関係が成立するので、それぞれの温度における成膜時間を高い精度で設定することができる。
【００５０】
図６は、その結果を、断面図を観察することで評価した模式図である。ＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２膜形成時の成膜温度により有機膜であるフォトレジストが形状変形を起こしていることが観察された。即ち、フォトレジストＢでは、ＳｉＯ２の成膜温度が８０℃の場合、５０℃の場合は、ほぼ完全に消失していた。フォトレジストＣでは、ＳｉＯ２の成膜温度が５０℃の場合、完全には消失していなかったが、かなりの部分が消失し顕著な形状変形を起こしていた。フォトレジストＡでは、ＳｉＯ２の成膜温度が５０℃の場合でも、ほぼ原型を維持していた。このように成膜温度が５０℃程度ではフォトレジストによっては顕著に形状変形を起こす。一方、成膜温度が３０℃の場合は、いずれのフォトレジストでも原型をほぼ維持しており形状変形を起こしていなかった。
【００５１】
従来ＡＬＤの成膜温度は３００℃以上の高温プロセスであり、有機膜などのレジストパターンは消失してしまう。またＰＥＡＬＤによって５０℃程度の成膜が可能であるが従来の加熱用サセプタでは安定した温度制御が難しく、またそれ以下の温度では使用できない。このため一部のレジストを使用したアプリケーションには適応が出来ないといった問題があった。本発明のある態様によれば、冷媒を循環させるサセプタを用いることで、成膜温度−１０〜８０℃において有機膜等のレジストダメージによる形状変形の改善及び、消失を防ぐことが可能になる。特に成膜温度を５０℃未満、好ましくは４０℃以下とすることでレジストダメージを確実に抑制することが可能となる。また、膜成膜速度を向上させることができる。
【００５２】
このようなＳｉＯ２膜はスペーサー技術に好適に適用することができ、たとえばダブルパターニングに応用することができる。図４Ａ−４Ｆはその一例を示した模式図である。この例では、ＳｉＯ２膜をネガティブモードのダブルパターニングスペーサーとして機能し、パターントランスファーのためのエッチマスクとして使用する。
【００５３】
図４Ａでは基板４１の上にパターニングする層４２（例えばPoly-silicon）が形成され、その上に有機膜であるフォトレジストのラインあるいはエッチされたライン４３が形成されている。
【００５４】
図４Ｂでは、スペーサー材料４４としてＳｉＯ２膜を本発明のいずれかの態様に従うＰＥＡＬＤによりフォトレジストのラインあるいはエッチされたライン４３及びパターニンングする層４２上に形成する。図４Ｃでは、該スペーサー材料４４をエッチングし、該ライン４３の上端のみがスペーサー材料４４から露出し、また該ライン４３間でパターニングする層４２を露出させ、スペーサー材料をライン42の側壁部のみを残して除去する（４５）。
【００５５】
図４Ｄでは、該ライン４３を除去しスペーサー材料４５のみを残す（４６）。図４Ｅでは、該スペーサー材料４６をハードマスクとして使ってパターニングする層４２をエッチングし、パターン４７を形成する。このとき、スペーサー材料の一部がパターン４７の上端に残っている（４８）。
【００５６】
図４Ｆでは、残ったスペーサー材料４８を除去し、パターニングを完了する。本発明のこのような態様によれば、有機膜であるフォトレジスト材料４３がＳｉＯ２膜のＰＥＡＬＤによる形成過程でダメージを受けることなく、形状変形を起こすことを抑制することができ、その結果、ＳｉＯ２膜によるスペーサーのパターニングが解像度よくエッチングすることができる。ダブルパターニングにおいては、有機膜が形状変形を受けないことが重要であり、本発明の態様を適用することは極めて有効である。なお、当業者であれば、本発明の態様におけるＳｉＯ２膜が、本明細書の開示に基づきその他のパターニング技術、スペーサー技術に適用できることを理解し実施することができる。
【００５７】
本発明の思想及び態様から離れることなく多くのさまざまな修正が可能であることは当業者の知るところである。したがって、言うまでもなく、本発明の形式は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、プラズマ励起原子膜の成膜（ＰＥＡＬＤ）によりシリコン酸化膜を成膜する方法に関し、特に、ＰＥＡＬＤによる成膜の間に生ずるダメージによる、レジストのような有機膜の形状変形を抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＬＤ−ＳｉＯ２は、従来３００℃程度で成膜を行っていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年デバイスの高集積化に伴いリソグラフィの解像度以上の微細化に対応するため、レジスト上へコンフォーマルなＳｉＯ２を成膜する要求が増加している。また、レジストは多種多様な種類があるが、どれも有機物であるために高温では消失してしまうといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のある態様においては、ＰＥＡＬＤにより基板上に積層構造を構築するプロセスにおいて、基板上の有機膜がダメージを受け形状変形を起こすことを抑制することができ、リソグラフィによる高度な微細化が可能となる。また、本発明のある態様においては、コンフォーマルなシリコン酸化膜を高い成膜速度で形成することができる。上記の少なくとも一つを実現するある態様においては、シリコン酸化膜をＰＥＡＬＤによりパターン化された有機膜上に成膜するが、その際に、成膜温度が低い領域で成膜速度を成膜温度の一次関数として制御することを特徴とする。
【０００５】
ある態様においては成膜温度を約５０℃未満、好ましくは約４０℃以下、より好ましくは約３０℃以下の一定の温度に制御することで、有機膜がＳｉＯ２のＰＥＡＬＤ成膜過程でダメージを受け形状変形を起こすことを有効に抑制することが可能となる。発明者の実験によれば５０℃でもダメージによりレジスト形状が変形するケースもあり、従って、更なる低温成膜を実施するのが好ましく、約３０℃以下の一定温度にするとレジストの種類によらずダメージを実質的に生じさせないことが可能となる。
【０００６】
また、そのような温度領域においては、成膜速度は成膜温度の実質的に完全な一次関数あるいは略一次関数として制御することが可能であり、膜厚制御、成膜時間制御を著しく簡略化することができ、スループットを向上させることができる。なお、驚くことに成膜速度は成膜温度の負の一次関数となる。
【０００７】
ＳｉＯ２のＰＥＡＬＤによる成膜のある態様では、ＡＬＤに一サイクル内で、シリコンを供給する前駆体ガスの導入と、ＲＦパワーの印加をパルスとし、酸素を供給するガスの導入、パージガスの導入を一定とし、排気も一定に実施する。即ち、一サイクル内における、シリコンを供給する前駆体ガスの導入のパルスと、RFパワーの印加のパルスの長さ、インターバルを制御することで（ある態様ではこれら２つのパルスを制御するのみで）、ＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２の成膜を制御する。
【０００８】
なお、ＰＥＡＬＤ法を使用した場合、５０℃未満の低温でＳｉＯ２の成膜を実施する場合、従来使用しているようなサセプタヒーターでは温度制御が困難である。従来のサセプタヒーターでは５０℃程度の制御が限界であり、それ未満の温度で成膜を行う場合はヒーターをＯｆｆにし、室温とするほか無いが、ヒーター等を用いない場合、常温２０〜３０℃程度となるが、温度安定性及び再現性がとれない。本発明のある態様では、サセプタ内を冷媒が循環するようにチラーユニットを備えた構造とすることで加熱冷却を可能とし、これにより例えば−１０℃〜５０℃（温度制御範囲としては−１０℃〜８０℃）で温度制御が可能となり、再現性の良好な低温成膜が可能となる。
【０００９】
本発明の態様および従来技術を越えて達成される効果を要約する目的のために、本発明の目的及び効果がここで説明される。もちろん、このような目的や効果のすべてが本発明の特定の実施例のいずれかに従って達成されるわけではないことは理解されるであろう。したがって、例えば、以下で教示する他の目的、効果を必ずしも達成することなく、ここで教示する一つの効果又は一群の効果を達成又は最適にする方法で本発明を実施又は成し遂げることができることは当業者であれば分かるであろう。
【００１０】
さらに、本発明の態様、特徴及び利点は以下の詳細な説明により明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一態様に従ったＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成長速度（nm/ cycle）と成膜温度（℃）との間の関係を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明の一態様に従ったＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成長速度（nm/cycle）と成膜温度（℃）との間の関係、及び従来技術の方法にしたがったＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成長即と（nm/cycle）と成膜温度（℃）との間の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の一態様に従ったＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成膜を行うための一サイクルに対する時間チャートである。
【図４】図４は、本発明の一態様に従ったＳｉＯ２ＡＬＤ膜を使用した接触アレーの二重パターンニングを示す。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、本発明の一態様に従ったチラーユニットを備えたサセプタの略示平面図及び略示断面図である。
【図６】図６は、ＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２ＡＬＤ膜の成膜温度に依存したレジストの形状変化を略示する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のこれら又は他の特徴は、本発明を限定することを意図するものではないが、好適実施例を図示する図面を参照して説明される。
【００１３】
本発明は、限定の意図がない以下の実施例を包含する。
【００１４】
一つの実施例として、プラズマ励起原子膜の成膜（ＰＥＡＬＤ）により、基板に形成されるレジストパターン又はエッチされたライン上に酸化シリコン膜を成膜する方法は、（ｉ）レジストパターン又はエッチされたラインが形成された基板をＰＥＡＬＤリアクターに与える工程と、（ｉｉ）基板が配置されるサセプタの温度を成膜温度として５０℃未満の温度に制御する工程と、（ｉｉｉ）成膜温度を５０℃に満たない一定の温度に実質的に又はほぼ維持しながら、ＰＥＡＬＤリアクターにシリコン含有前駆体及び酸素供給反応ガスを導入し、これによりレジストパターン又はエッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜する工程と、（ｉｖ）レジストパターン又はエッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜するために、実質的に又はほぼ一定の温度でサイクルを複数回繰り返す工程とを含む。
【００１５】
ある態様として、成膜温度は、４０℃以下又は３０℃以下の実質的に又はほぼ一定の温度に制御される。
【００１６】
上述した態様のいずれかにおいて、サイクル中に、パージガスがＰＥＡＬＤリアクターに導入され、過剰なシリコン含有前駆体が除去されてもよい。
【００１７】
上述した態様のいずれかにおいて、サイクル中に、シリコン含有前駆体は第一のパルス中に導入されてもよく、またＰＲパワーは第二のパルス中に適用されてもよいが、ここで第一のパルスと第二のパルスは重なることがない。
【００１８】
上述した態様のいずれかにおいて、酸素供給反応ガスは一定にして導入される。
【００１９】
上述した態様のいずれかにおいて、サイクル中に、パージガスがＰＥＡＬＤリアクターに一定に導入されてもよい。
【００２０】
上述した態様のいずれかにおいて、シリコン前駆体は、アミノシランガスであってもよい。一態様として、アミノシランガスは、ＢＤＥＡＳ(bisdiethylaminosilane)、ＢＥＭＡＳ(bisethylmethylaminosilane)、３ＤＭＡＳ(trisdimethylaminosilane)、およびＨＥＡＤ(hexakisethylaminosilane)からなるグループから選択されるものでもよい。
【００２１】
上述した形態のいずれかにおいて、酸素供給反応ガスはＯ２ガスであってもよい。
【００２２】
上述した形態のいずれかにおいて、パージガスは希ガスであってもよい。一態様として、ＡｒまたはＨｅがパージガスとして使用されてもよい。
【００２３】
上述した態様のいずれかにおいて、サイクルは約１．５秒から３．０秒の期間であってもよい。他の態様では、サイクルは約１秒から約５秒の期間であってもよい。
【００２４】
上述した実施例のいずれかにおいて、シリコン酸化膜の成長速度は、約０．１２nm／cycle又はそれ以上であってもよい。一実施例では、シリコン酸化膜の成長速度は約０．１２５nm／cycleから約０．１４５nm／cycleであってもよい。
【００２５】
上述した態様のいずれかにおいて、サセプタの温度は次の式に従ってセットできる。
ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７
ここで、ｙは成長速度（nm/cycle）で、ｘは成膜温度（℃）である。他の形態では、成長速度（nm/ cycle）がｙ＋１０％であってもよい。
【００２６】
上述した形態のいずれかにおいて、成膜温度は、冷媒をサセプタ内に形成された導管に通過させることで調節することができる。
【００２７】
上述した形態のいずれかにおいて、ＲＦパワーは容量結合された平行な電極を使用して適用されてもよく、サセプタは下側電極のように機能し、一つの基板を保持する。
【００２８】
上述の方法のいずれかは、また基板がＰＥＡＬＤ内に入れる前に、（Ｉ）シリコン酸化膜の成長速度と成膜温度との間の関係を定義する標準的な曲線を得る工程、（ＩＩ）一サイクル中でのシリコン酸化膜の成長速度をセットする工程、（ＩＩＩ）標準的な曲線を使用してセットされた成長速度に基づいて成膜温度を得る工程をさらに含んでもよい。一形態において、標準的な曲線は、ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７であってもよく、ここでｙは成長速度（nm/cycle）、ｘは成膜温度（℃）である。
【００２９】
本発明は、典型的な形態を参照して下述されるが、形態は本発明を限定することを意図するものではない。
【００３０】
本発明のある態様における一つの特徴は、成膜温度の調節のための装置構成である。従来のサセプタヒーターでは５０℃程度の制御が限界でありそれ以下の温度で成膜を行う場合はヒーターをOffし室温とするしか無い。ヒーター等を用いない場合、常温２０〜３０℃程度となるが温度安定性及び再現性がとれない。冷媒をチラーユニットにより循環させることで加熱冷却が可能となるサセプタを導入し、これにより−１０〜８０℃の温度制御が可能となり再現性の良好な低温成膜が可能となる。
【００３１】
本発明のある態様におけるほかの特徴は、有機膜などのレジスト上への成膜における、レジストダメージの抑制である。成膜温度を下げることにより、従来の高温ＡＬＤ−ＳｉＯ２プロセスにおいて発生していたレジスト上への成膜によるレジストダメージ及び消失を防ぐことが可能になる。
【００３２】
本発明のある態様におけるその他の特徴は、膜成長速度の向上である。成膜温度を下げるに従い成膜温度を向上させることができる。これにより、スループットを向上させることができる。
【００３３】
以下、本発明のある態様における装置構成について説明する。本発明はこれに限定されるものではない。図５Ａはチラーユニットを備えたサセプタの一例を示す平面図であり、図５Ｂは図５Ａの５Ｂ線に沿って断面を取ったときの縦断面図である。トッププレート５１とサセプタ５３の間に冷媒（エチレングリコールなど）を流すための溝５４を図５Ａのように渦状に形成したプレート５２を設け、そこに冷媒を流し循環させる。冷媒は該プレートの中心付近に設けられた入口５６から渦状溝に流入し、外側に向かって渦状に流動し、外周付近に設けられた溝の終わり５７から該プレートの中心付近に設けられた出口５５から排出される。チラーにより−１０〜８０℃の範囲で温度の調整を行うことが可能である。成膜温度範囲を８０℃から−１０℃と広げることにより、多種の有機膜へのダメージに対応することが可能となるが、ある態様では、有機膜のダメージ抑制の観点より５０℃未満、好ましくは４０℃以下、更には３０℃以下に調整する（別の態様では更に２０℃以下、１０℃以下、０℃以下に調整する）。冷媒の流動速度、流動量は、トッププレートが所望の一定温度になるように適宜調整することができる。
【００３４】
なお、流路は中心から外側に向かう渦状に限定されず、外側から中心へ向かう渦状、あるいは、外周の一端から他の端へ向かうジグザグ状であってもよい。あるいは、中心から外周へ向かって複数の流路を放射状に形成してもよい。上記の態様では、流路の全長は少なくとも外周の２倍以上、好ましくは３倍以上である。
【００３５】
また、温度を下げることでレジスト形状変化の改善傾向が見られるので−１０℃によりさらに低温の場合でもよいが、−１０℃より下げる場合はチラーユニットではなく更に大掛かりな冷却機構が必要になる。
【００３６】
冷媒としてはある態様においては以下のものを適宜選択して用いることができる。エチレングリコールやグリセリンなどの不凍液、空冷（室温以上）、水冷（０℃以上）、窒素ガス、液体窒素、二酸化炭素、アンモニア、液体ヘリウム、水素、プロパン、ブタン、イソブタンなどの炭化水素系ガス、フロン類、ハロゲン化炭化水素類など。
【００３７】
冷却方法としては、チラーなどによる冷媒循環型、ペルチェ素子を用いた電子冷却、Ｎ２ガスなどによる圧送型等、適宜選択して用いることができる。
【００３８】
ある態様では、ＰＥＡＬＤによるＡｉＯ２膜の成膜における温度以外の条件としては例えば以下の通りである。
【００３９】
ＲＦパワー（１３．５６MHz） ： ２０〜１００Ｗ
成膜圧力 ： 約４００Ｐａ
Ｓｉ含有前駆体流量 ： ３００〜５００ｓｃｃｍ
酸素流量 ： １００〜１０００ｓｃｃｍ
パージガス（例えばＡｒ）流量 ： 約１５００ｓｃｃｍ
【００４０】
また、ある態様では例えば圧力は１００Ｐａから１０００Ｐａ程度の間で選択することができ、また、パージガス流量も１０００ｓｃｃｍから２５００ｓｃｃｍ程度の間で選択することができる。
【００４１】
また、ＰＥＡＬＤの一サイクルにおけるタイミングチャートの一例を図３に示す。まず、パージガスをリアクターに流し安定化させるが、パージガスは常に一定流量でリアクター内を流れているようにする。次にＳｉ前駆体を一つのパルスとして、酸素反応ガスは一定流量で継続的にリアクターに導入し、Ｓｉ前駆体パルスが停止したのち、ＲＦパワーを一つのパルスとして印加する。Ｓｉ前駆体パルスとＲＦパワーのパルスは重複しない。パージガスが継続的に流入しているのと同様に、リアクターは常に排気され、一定圧力が維持されている。Ｓｉ前駆体がパルスで導入されている最中もパージガスは流入しているが、Ｓｉ前駆体のパルスが停止した後は、パージガスと酸素反応ガスのみの流入となり、実質的にSi前駆体を基板表面からパージすることができる。
【００４２】
図３は一サイクルを示しているが、一サイクルはある態様では約１．５秒から約３秒程度である。一サイクルにおけるＳｉＯ２膜の膜厚は図１に示すように成膜温度にほぼ完全に一次関数的に依存しており、成膜温度が低くなると、成膜速度は増加する。ある態様においては、成膜温度を約40℃以下としたときに成膜速度は約０．１２nm/cycle以上（例えば、０．１２nm/cycle〜０．１５nm/cycle）である（後述する実施例）。なお、上記のＰＥＡＬＤのサイクルにおいて、ある態様では酸素反応ガスやパージガスをパルス状で導入してもよい。また、各ガスは一種類に限らず、複数種類の混合ガスであってもよい。
【００４３】
驚くことに、上記のＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２膜では成膜速度はほぼ完全に一次関数的に負の傾きで成膜温度に依存しており、これは従来のＰＥＡＬＤによる金属膜の成膜速度と著しく異なっている。図２に金属膜（Ｗ）のＰＥＡＬＤによる成膜速度と成膜温度の関係の一例を示す。成膜温度が上昇すると成膜速度も上昇する。また、原子膜を形成するために比較的高温で処理する必要があり、通常は２００度以上（典型的には３００度以上）の温度である。２００℃よりも低くなると成膜速度は著しく低下する。一方、ＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２膜では低温で成膜速度が高く、高温になると低下する。また、１００℃を越える温度では成膜速度と成膜速度には一時関数的な関連から離れていく。
【００４４】
図1の例では成膜速度ｙは、ｘを成膜温度として、ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７の関係となっている。このような検量線を事前に求めておくことにより、所望の膜厚にするための温度と時間の関係を正確に把握することができ、正確な成膜制御を容易に実現することができる。例えば、所望の膜厚と成膜温度を設定した場合は、成膜時間を的確に算定することができる。また、成膜サイクルが一定の場合に、所望の膜厚を得るための成膜温度を的確に設定することもできる。ＳｉＯ２の膜厚は、目的により異なるがある態様では５nm〜４０nm程度である。サイクル数としては４０〜３３０程度である。
【００４５】
ここでの説明で、条件及び／又は構成が特定されていないところもあるが、当業者であれば、ここで開示した内容から、日常の実験を通じてこのような条件及び／又は構成を容易に与えることができる。
【００４６】
本発明は、本発明の限定を意図しない特定の例を参照して詳細に説明される。特定の例において適用された数値は、少なくとも＋５０％の範囲で修正を行えるが、その範囲の端点は含まれる場合もあり、含まれない場合もある。
【００４７】
実施例
基板の上に有機膜として、ＡｒＦレーザー用のフォトレジストであり、アクリル酸、またはメタクリル酸エステルの重合体及び共重合体のアルキル置換体を基本とした組成からなる構造を有した3種類のフォトレジストＡ、Ｂ、Ｃ（ライン幅４０nm、厚み１２０nm）をそれぞれ形成し、その上にＳｉＯ２膜をＰＥＡＬＤにより成膜した。成膜の条件は以下の通りであった。
【００４８】
Ｓｉ含有前駆体 ： ＢＤＥＡＳ
Ｓｉ含有前駆体流量 ：５００ｓｃｃｎ
Ｓｉ含有前駆体パルス ：０．５秒
酸素流量 ：６００ｓｃｃｍ
Ａｒ流量 ：１．５ｓｃｃｍ
ＲＦパワー（１３．５６ＭＨｚ） ： ５０Ｗ
RFパワーパルス ：０．３秒
Ｓｉ含有前駆体パルスとＲＦパワーパルスのインターバル（ＲＦパワー印加前のパージ）：０．３秒
ＲＦパワーパルスとＳｉ含有前駆体パルスのインターバル（ＲＦパワー印加後のパージ）：０．３秒
成膜圧力 ：４００Ｐａ
一サイクルの長さ ：１．５秒
【００４９】
サセプタとしては図５Ａ、５Ｂに示したものを使用した。冷媒としてはエチレングリコールを使い、チラーユニットにより冷媒流量、冷媒温度を調整して、サセプタの温度（トッププレートの表面温度）をそれぞれ８０℃、５０℃、３０℃に調整した。膜厚はそれぞれ９nmとした。なお、成膜温度と成膜速度の関係は図１に示す関係が成立するので、それぞれの温度における成膜時間を高い精度で設定することができる。
【００５０】
図６は、その結果を、断面図を観察することで評価した模式図である。ＰＥＡＬＤによるＳｉＯ２膜形成時の成膜温度により有機膜であるフォトレジストが形状変形を起こしていることが観察された。即ち、フォトレジストＢでは、ＳｉＯ２の成膜温度が８０℃の場合、５０℃の場合は、ほぼ完全に消失していた。フォトレジストＣでは、ＳｉＯ２の成膜温度が５０℃の場合、完全には消失していなかったが、かなりの部分が消失し顕著な形状変形を起こしていた。フォトレジストＡでは、ＳｉＯ２の成膜温度が５０℃の場合でも、ほぼ原型を維持していた。このように成膜温度が５０℃程度ではフォトレジストによっては顕著に形状変形を起こす。一方、成膜温度が３０℃の場合は、いずれのフォトレジストでも原型をほぼ維持しており形状変形を起こしていなかった。
【００５１】
従来ＡＬＤの成膜温度は３００℃以上の高温プロセスであり、有機膜などのレジストパターンは消失してしまう。またＰＥＡＬＤによって５０℃程度の成膜が可能であるが従来の加熱用サセプタでは安定した温度制御が難しく、またそれ以下の温度では使用できない。このため一部のレジストを使用したアプリケーションには適応が出来ないといった問題があった。本発明のある態様によれば、冷媒を循環させるサセプタを用いることで、成膜温度−１０〜８０℃において有機膜等のレジストダメージによる形状変形の改善及び、消失を防ぐことが可能になる。特に成膜温度を５０℃未満、好ましくは４０℃以下とすることでレジストダメージを確実に抑制することが可能となる。また、膜成膜速度を向上させることができる。
【００５２】
このようなＳｉＯ２膜はスペーサー技術に好適に適用することができ、たとえばダブルパターニングに応用することができる。図４Ａ−４Ｆはその一例を示した模式図である。この例では、ＳｉＯ２膜をネガティブモードのダブルパターニングスペーサーとして機能し、パターントランスファーのためのエッチマスクとして使用する。
【００５３】
図４Ａでは基板４１の上にパターニングする層４２（例えばPoly-silicon）が形成され、その上に有機膜であるフォトレジストのラインあるいはエッチされたライン４３が形成されている。
【００５４】
図４Ｂでは、スペーサー材料４４としてＳｉＯ２膜を本発明のいずれかの態様に従うＰＥＡＬＤによりフォトレジストのラインあるいはエッチされたライン４３及びパターニンングする層４２上に形成する。図４Ｃでは、該スペーサー材料４４をエッチングし、該ライン４３の上端のみがスペーサー材料４４から露出し、また該ライン４３間でパターニングする層４２を露出させ、スペーサー材料をライン42の側壁部のみを残して除去する（４５）。
【００５５】
図４Ｄでは、該ライン４３を除去しスペーサー材料４５のみを残す（４６）。図４Ｅでは、該スペーサー材料４６をハードマスクとして使ってパターニングする層４２をエッチングし、パターン４７を形成する。このとき、スペーサー材料の一部がパターン４７の上端に残っている（４８）。
【００５６】
図４Ｆでは、残ったスペーサー材料４８を除去し、パターニングを完了する。本発明のこのような態様によれば、有機膜であるフォトレジスト材料４３がＳｉＯ２膜のＰＥＡＬＤによる形成過程でダメージを受けることなく、形状変形を起こすことを抑制することができ、その結果、ＳｉＯ２膜によるスペーサーのパターニングが解像度よくエッチングすることができる。ダブルパターニングにおいては、有機膜が形状変形を受けないことが重要であり、本発明の態様を適用することは極めて有効である。なお、当業者であれば、本発明の態様におけるＳｉＯ２膜が、本明細書の開示に基づきその他のパターニング技術、スペーサー技術に適用できることを理解し実施することができる。
【００５７】
本発明の思想及び態様から離れることなく多くのさまざまな修正が可能であることは当業者の知るところである。したがって、言うまでもなく、本発明の形式は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ励起原子膜の成膜（ＰＥＡＬＤ）により、基板に形成されたレジストパターン又はエッチされたライン上にシリコン酸化膜を成膜する方法であって、
レジストパターン又はエッチされたラインが形成された基板をＰＥＡＬＤリアクターに与えられる工程と、
前記基板が配置されたサセプタの温度を成膜温度として５０℃未満に制御する工程と、
前記成膜温度を５０℃未満の一定の温度に維持しながら、ＰＥＡＬＤリアクターにシリコン含有前駆体及び酸素供給反応ガスを導入し、これによりレジストパターン又はエッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜する工程と、
前記レジストパターン又は前記エッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜するために、一定の温度でサイクルを複数回繰り返す工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記成膜温度が、４０℃以下の一定の温度に制御する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成膜温度が、３０℃以下の一定の温度に制御する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
サイクル中に、前記シリコン含有前駆体が、過剰なシリコン含有前駆体を除去するために、ＰＥＡＬＤリアクターに導入される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記シリコン含有前駆体が第一のパルス中に導入され、ＲＦパワーが第二のパルス中に適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記酸素供給反応ガスが一定に導入される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
サイクル中に、パージガスがＰＥＡＬＤリアクターに一定に導入される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記シリコン含有前駆体がアミノシランガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記アミノシランガスが、ビスジエチレルアミノシラン(ＢＤＥＡＳ)、ビスエチルメチルアミノシラン(ＢＥＭＡＳ)、トリスジメチルアミノシラン(３ＤＭＡＳ)、およびヘキサキスエチルアミノシラン(ＨＥＡＤ)からなるグループから選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸素供給反応ガスがＯ２である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記パージガスが希ガスである、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
成膜サイクルが約１．５秒から３．０秒の期間である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記シリコン酸化膜の成長速度が約０．１２０nm/cycle以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
サセプタの温度が以下の式に従ってセットされ、
ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７
ここで、ｙは成長速度（nm/cycle）で、ｘは成膜温度（℃）である、方法。
【請求項１５】
成膜温度が、サセプタ内に形成された導管に冷媒を通過させることにより調節される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ＲＦパワーが容量結合された平行な電極を使用して適用され、前記サセプタが下方電極として機能し、一枚の基板を保持する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、
基板がＰＥＡＬＤリアクターに与えられる前に、
シリコン酸化膜の成長速度と成膜温度との間の関係を定義する標準的な曲線を得る工程と、
一成膜サイクル中のシリコン酸化膜層の成長速度をセットする工程と、
前記標準的な曲線を使用して、セットされた成長速度に基づいて成膜温度を得る工程と、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
標準的な曲線が、ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７であり、ここで、ｙは成長速度（nm/cycle）で、ｘは成膜温度（℃）である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１】
プラズマ励起原子膜の成膜（ＰＥＡＬＤ）により、基板に形成されたレジストパターン又はエッチされたライン上にシリコン酸化膜を成膜する方法であって、
レジストパターン又はエッチされたラインが形成された基板をＰＥＡＬＤリアクターに与えられる工程と、
前記基板が配置されたサセプタの温度を成膜温度として５０℃未満に制御する工程と、
前記成膜温度を５０℃未満の一定の温度に維持しながら、ＰＥＡＬＤリアクターにシリコン含有前駆体及び酸素供給反応ガスを導入し、これによりレジストパターン又はエッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜する工程と、
前記レジストパターン又は前記エッチされたラインにシリコン酸化原子膜を成膜するために、一定の温度でサイクルを複数回繰り返す工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記成膜温度が、４０℃以下の一定の温度に制御する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成膜温度が、３０℃以下の一定の温度に制御する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
サイクル中に、前記シリコン含有前駆体が、過剰なシリコン含有前駆体を除去するために、ＰＥＡＬＤリアクターに導入される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記シリコン含有前駆体が第一のパルス中に導入され、ＲＦパワーが第二のパルス中に適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記酸素供給反応ガスが一定に導入される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
サイクル中に、パージガスがＰＥＡＬＤリアクターに一定に導入される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記シリコン含有前駆体がアミノシランガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記アミノシランガスが、ビスジエチレルアミノシラン(ＢＤＥＡＳ)、ビスエチルメチルアミノシラン(ＢＥＭＡＳ)、トリスジメチルアミノシラン(３ＤＭＡＳ)、およびヘキサキスエチルアミノシラン(ＨＥＡＤ)からなるグループから選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸素供給反応ガスがＯ２である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記パージガスが希ガスである、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
成膜サイクルが約１．５秒から３．０秒の期間である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記シリコン酸化膜の成長速度が約０．１２０nm/cycle以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
サセプタの温度が以下の式に従ってセットされ、
ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７
ここで、ｙは成長速度（nm/cycle）で、ｘは成膜温度（℃）である、方法。
【請求項１５】
成膜温度が、サセプタ内に形成された導管に冷媒を通過させることにより調節される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ＲＦパワーが容量結合された平行な電極を使用して適用され、前記サセプタが下方電極として機能し、一枚の基板を保持する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、
基板がＰＥＡＬＤリアクターに与えられる前に、
シリコン酸化膜の成長速度と成膜温度との間の関係を定義する標準的な曲線を得る工程と、
一成膜サイクル中のシリコン酸化膜層の成長速度をセットする工程と、
前記標準的な曲線を使用して、セットされた成長速度に基づいて成膜温度を得る工程と、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
標準的な曲線が、ｙ＝−０．０００５ｘ＋０．１３９７であり、ここで、ｙは成長速度（nm/cycle）で、ｘは成膜温度（℃）である、請求項１７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２４５５１８（Ｐ２０１０−２４５５１８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５８４１５（Ｐ２０１０−５８４１５）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００２２７９７３）日本エー・エス・エム株式会社 (68)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００２２７９７３）日本エー・エス・エム株式会社 (68)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]