ハードマスクにとって重要なエッジ処理

[2007年10月号]

By Laura Peters

この記事を : 印刷する

ブックマーク

メールで送る

目次に戻る

　先端リソグラフィにおけるフォトレジストの薄膜化や選択エッチングの必要性などから、ハードマスクは今日のファブで当たり前に使われるようになってきた。フロントエンド向けの有機CVDハードマスクを実現するため、新たなプロセスが設計された。差別化のポイントの一つは、パーティクル欠陥を低減し、エッジの歩留まり向上のためにEBR（Edge Bead Removal）プロセスが追加されているということである。「それが、歩留まりが向上する大きな理由」と、米Novellus Systems社Dielectrics Business Group製品管理シニアディレクタのJulian Hsieh氏は述べる。同社はAHM（Ashable Hard Mask）技術を搭載したVector Express PECVD装置を今年の3月に発表した。

　Hsieh氏はアモルファスカーボン・ハードマスクの利点について、「AHMはArFリソグラフィに対して特に有効。焦点深度がそれほど大きくないのでフォトレジストが厚くなりにくい」という。「高アスペクト比で微細な形状をエッチングするためには、側壁のストライエーションや低選択エッチングなどの理由から、レジストもよい解決策とはいえない」。

　アモルファスカーボン・ハードマスクを使用するフローは、酸化膜、窒化膜、TiN膜などを使用する他のハードマスクプロセスと同様の方法で行われる。レジストを使う従来のリソグラフィによりハードマスクを成膜、パターンがハードマスクに転写され、ハードマスクによって基板をエッチングする。その後、ハードマスクはリモートプラズマで生成されたO2によって剥離される。

　Novellusは、80nmプロセスでは4層、60nmでは6層、40nmでは8層でこのプロセスが使用されると見込む。

　プロセスを設計するうえで問題になったのは、透明性を維持しながら必要な選択比を達成することだったとHsieh氏は述べる。膜はアライメントで使用される光（633nm）を通す必要がある。「膜が厚くなり過ぎると十分な透過率が失われる。以前は、透過率を上げるためにわざとプロセス性能を落とすなど、妥協せざるを得なかった」。選択比は20：1を達成した。同社は選択比と透過率を同時に向上させるため、異なるプロセスの化学的性質とプラズマ閉じ込め法を用いた。「CHプラズマは形成が容易なので、チャンバ側壁やハードウェアへの析出欠陥が問題となりうる」。一般的に、ゲートは2000Åのアモルファスカーボン膜でパターン化され、ディープトレンチ・キャパシタ・コンタクトは8000Åが必要になる。同社は、米Applied Materials（AMAT）社のプロセスと比較して、選択比や高アスペクト比は2倍優れていると主張する。

図　PECVDプラットフォームに統合されたロードロックチャンバ（左）では、シールド板を超えて流れる原子状酸素（右）を使ってHC膜の選択的除去が行われる。低い欠陥率とプロセスの柔軟性などが特徴である
（出典：Novellus Systems）

　ウェーハエッジまでプロセスの最適化を行うため、同装置は成膜後、ウェーハがFOUPに戻る前に、ロードロックチャンバでベベル洗浄を行う。プリカーサがウェーハエッジやベベルに達するのを防ぐ除去リングは使用せず、同システムではプラズマ用のO2発生器を使用する。ベベル/エッジ膜を選択的に除去するため、原子状酸素はシールド上を流れる（図）。同心円状に剥離することで、再現性のある2mmエッジ除去の制御性能が得られる。また、チャンバサイズが大きいので側壁の析出欠陥も低減する。

　NovellusのVector Express PECVDプラットフォームにはAHMプロセスが使われており、サイクルタイムを減らし、薄膜形成中のウェーハ温度をより一定にするため、成膜とは別にウェーハを加熱する。この方法によって、約40％のスループット増加が見込まれている。