JP2003107203A

JP2003107203A - 反射防止膜の形成方法及び装置並びに反射防止膜

Info

Publication number: JP2003107203A
Application number: JP2001289558A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shimayama; 努島山
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP3497848B2

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の屈折率及び消衰係数を発現する反射防
止膜を実現できる反射防止膜の形成方法等を提供する。【解決手段】まず、要求される反射防止膜の屈折率及
び消衰係数と、被処理膜の屈折率及び消衰係数が満たす
一定の相関関係とから成膜及びプラズマ処理条件を適宜
決定する。次に、ＳｉウェハＷが収容された処理装置１
の各チャンバ４に、高周波電源Ｒに接続されたシャワー
ヘッド部４０を通してＳｉＨ₄ガス、Ｎ₂Ｏガス等を供給
して被処理膜を成膜する。次いで、Ｎ₂Ｏガスのみを供
給しながら、チャンバ４内にプラズマを形成し、生じた
活性種により被処理膜を酸化・改質して反射防止膜を得
る。このとき、被処理膜に組成や構造変化が生じ、反射
防止膜の屈折率及び消衰係数は被処理膜のそれらと異な
る値を示す。これにより、反射防止膜の屈折率を一定に
保持しつつ、消衰係数のみを変化させ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射防止膜の形成
方法及び装置並びに反射防止膜に関し、詳しくは、基体
上に所望の屈折率及び消衰係数を有する反射防止膜を形
成する方法、及び、そのための装置、並びに、かかる反
射防止膜の形成方法によって有効に形成される反射防止
膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化が加速されて
おり、金属配線等の線幅も極細化する傾向にある。これ
に伴い、半導体装置製造におけるフォトリソグラフィに
おいては、レジスト膜の下地に反射防止膜（ＡＲＣ；An
ti-Reflective Coating）が多用される傾向にある。反
射防止膜は、主としてその上面からの反射光と下面から
の反射光との位相キャンセルにより反射防止機能を奏す
るものであるが、リソグラフィで使用される露光波長
と、反射防止膜の膜厚や光学特性との関係によっては、
位相差によって反射光を完全に消失させることが困難な
ことがあり、それを補うため、反射防止膜にはある程度
の吸光特性が要求される。

【０００３】反射防止膜が呈するこの吸光特性は、一般
に消衰係数という指標で表され、リソグラフィにおける
要求性能を担保するためには、反射防止膜の膜厚、屈折
率、及び上記消衰係数という三種の物理量を管理・制御
する必要がある。このような反射防止膜としては、例え
ば、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等の反射防止絶縁
膜（ＤＡＲＣ；Dielectric Anti-Reflective Coating）
等が挙げられる。このＤＡＲＣを形成する方法として
は、例えば、シリコン（Ｓｉ）源としてのシラン系ガス
と、窒素及び酸素源としての一酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ）ガ
スとを含む成膜用ガスをＳｉウェハ等の基体上に供給し
つつ、Ｓｉウェハを加熱する熱ＣＶＤ法、又はプラズマ
ＣＶＤ法等が挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、リソグラフ
ィにおいて反射防止膜に要求される上述の光学特性（屈
折率及び消衰係数）は、通常、反射防止膜の下地層（例
えばアルミニウム等の金属膜、ポリシリコン膜等）の光
学特性に合致するように決定される。これに対し、従来
のＳｉＯＮ膜等から成るＤＡＲＣは、成膜ガスの混合
比、成膜圧力、成膜温度等の成膜条件を種々変化させて
も、屈折率と消衰係数とがある一定の相関関係を示すも
のとなる傾向にある。

【０００５】つまり、従来のＤＡＲＣでは、屈折率と消
衰係数とを独立に変化させる（制御する）ことが極めて
困難であった。したがって、リソグラフィから要求され
る所望の屈折率及び消衰係数の両者を満足する反射防止
膜を形成することができず、場合によっては、レジスト
膜のパターニングにおいて所望の線幅を得難いおそれが
あった。

【０００６】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、所望の屈折率及び消衰係数を発
現する反射防止膜を実現できる反射防止膜の形成方法及
びそのための装置を提供することを目的とする。また、
本発明は、所望の屈折率及び消衰係数を発現する反射防
止膜を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による反射防止膜の形成方法は、基体上に、
所定の屈折率及び消衰係数を発現する反射防止膜を形成
する方法であって、基体上に成膜用原料ガスを供給し、
その基体上に被処理膜を形成する成膜工程と、被処理膜
が形成された基体上に、分子中に酸素原子を含む改質用
ガスを供給し、且つ、その基体の周囲にプラズマを形成
し、被処理膜を、その被処理膜と屈折率及び消衰係数が
異なる反射防止膜へと改質する改質工程と、成膜工程を
実施する前に予め取得した、成膜工程において成膜条件
を変化させたときに得られる被処理膜の屈折率と消衰係
数との相関関係と、反射防止膜に要求される所定の屈折
率及び消衰係数とに基づいて、成膜工程における成膜条
件及び改質工程におけるプラズマ処理条件を決定する条
件設定工程とを備える。なお、成膜工程において被処理
膜を形成する際に、プラズマＣＶＤ法等のようにプラズ
マを形成させてもよい。

【０００８】このような構成を有する反射防止膜の形成
方法によれば、まず、成膜工程を実施し、例えばＣＶＤ
法によって被処理膜を形成する。この被処理膜は、従来
の成膜方法による反射防止膜に相当するものであり、該
成膜工程において成膜条件を変化させたときに得られる
被処理膜は、ある一定の相関関係を有する屈折率と消衰
係数とを有するものとなる。

【０００９】例えば、図８は、後述する従来の成膜方法
による比較例１〜１３で得た被処理膜（従来の反射防止
膜）の屈折率及び消衰係数の測定データを示すグラフで
あり、図中のラインＬｋは、これらのデータを線形最小
二乗近似して得たフィッティング直線を示す。なお、か
かる一定の相関関係は、屈折率を測定するためのプロー
ブ光の波長毎に特有の相関式で表される。このような関
係が成立する詳細な機構は未だ不明であるものの、反射
防止膜の組成にある程度支配されるのではないかと推定
される。但し、作用はこれに限定されない。

【００１０】次いで、改質工程を実施し、被処理膜が形
成された基体上に改質用ガスを供給し、且つ、その基体
の周囲にプラズマを形成する。プラズマの形成には、例
えば放電等を利用することができ、これにより、改質用
ガスが活性化、解離、又は電離されてプラズマ中に改質
用ガス由来のイオンやラジカル等の活性種が生成され、
基体上の被処理膜がこれらの活性種に曝される。活性種
のうち酸素原子を含むものは、酸化因子として被処理膜
を酸化し、酸化態へと改質又は酸化状態が進行した反射
防止膜が得られる。

【００１１】本発明者は、成膜工程において被処理膜と
してＳｉＯＮ膜を成膜し、改質工程において反射防止膜
として該ＳｉＯＮ膜を更に酸化・改質させたものの屈折
率及び消衰係数を測定した結果、反射防止膜の屈折率及
び消衰係数は、従来の反射防止膜に相当する被処理膜の
屈折率及び消衰係数に認められる一定の相関関係（図８
中のラインＬｋ参照）から有意に異なることが確認され
た。これは、被処理膜の少なくとも一部がプラズマ処理
によって酸化・改質され、その改質部の組成、緻密度、
結晶質／非結晶質の状態等が、被処理膜のそれと異なる
ことによると考えられる。

【００１２】ここで、本発明においては、成膜工程を実
施する前に条件設定工程の一部又は全部を実施して成膜
工程における成膜条件を決定し、及び、改質工程を実施
する前に条件設定工程の他部を実施してプラズマ処理条
件を決定する。すなわち、上述した被処理膜の屈折率と
消衰係数とが奏する一定の相関関係と、最終的に形成さ
れる反射防止膜に要求される所定の屈折率及び消衰係数
とに基づいて、これらの成膜条件及びプラズマ処理条件
を決定する。

【００１３】具体的には、被処理膜の成膜条件、例え
ば、成膜用原料ガスの供給流量、基体の周囲の全圧力、
ガス分圧、基板温度、その他幾何学的なパラメータ、等
を変化させると、被処理膜の屈折率及び消衰係数の値
が、上記一定の相関関係を満たす範囲内で変動し得る。
また、被処理膜に対するプラズマ処理条件、例えば、グ
ロー放電を生起するのに高周波電力を用いる場合の高周
波出力、周波数、プラズマの形成時間、等を変化させる
と、処理対象の被処理膜が元来発現する屈折率及び消衰
係数からのそれらの変化率（変化割合）が変動し得る。

【００１４】よって、既知の成膜条件及びプラズマ処理
条件に対し、被処理膜の屈折率及び消衰係数とその変分
との関係を予め取得しておけば、反射防止膜に要求され
る任意の屈折率及び消衰係数を得るために成膜工程及び
改質工程に適用すべき成膜条件及びプラズマ処理条件を
確実且つ簡便に設定できる。

【００１５】また、条件設定工程においては、成膜工程
において任意の成膜条件で得られる被処理膜に対して改
質工程を実施することにより得られ且つ反射防止膜に要
求される屈折率と略同等の屈折率を有する仮想的な膜の
消衰係数と、その反射防止膜に要求される消衰係数との
差分に基づいて、反射防止膜を得るための被処理膜を形
成する成膜条件を決定すると好ましい。

【００１６】本発明者の知見によれば、図８に示すライ
ンＬｋ上の屈折率及び消衰係数を有する被処理膜に改質
工程を施すと、それにより得られる反射防止膜の屈折率
及び消衰係数は、被処理膜に比して共に減少する傾向に
ある。この際、ラインＬｋ上の屈折率及び消衰係数の組
み合わせが異なる被処理膜に同等のプラズマ処理条件を
施すと、得られる種々の反射防止膜が発現する屈折率及
び消衰係数は、ラインＬｋと平行な相関関係を示さず、
プラズマ処理条件によっては、屈折率が略一定でありな
がら消衰係数のみが異なる関係を示すことが確認され
た。

【００１７】よって、まず、ある任意の成膜条件によっ
て得られる被処理膜を標準又は基準とし、要求される反
射防止膜の屈折率と略同じ屈折率を示す反射防止膜が得
られるようなプラズマ処理条件にて、その標準となる被
処理膜に改質工程を施して上記の‘仮想的な膜’を得た
と仮定する。このプラズマ処理条件は、上述したよう
に、種々の且つ既知の成膜条件及びプラズマ処理条件
と、それらによって得られる被処理膜及び反射防止膜の
種々の屈折率及び消衰係数との関係を予め取得しておく
ことにより簡易に設定できる。そして、その仮想的な膜
の消衰係数と要求される反射防止膜の消衰係数との差分
を求めれば、先の標準的な（任意の）成膜条件を如何に
変化させれば要求される反射防止膜を得るための被処理
膜を形成し得るかが決定できる。

【００１８】換言すれば、本発明による反射防止膜の形
成方法は、基体上に成膜用原料ガスを供給し、その基体
上に被処理膜を形成する成膜工程と、被処理膜が形成さ
れた基体上に、分子中に酸素原子を含む改質用ガスを供
給してプラズマ処理することにより、被処理膜を、その
被処理膜と屈折率及び消衰係数が異なる反射防止膜へと
改質する改質工程とを備えており、反射防止膜の屈折率
を略一定に維持しつつその反射防止膜の消衰係数が変化
するように、成膜工程における被処理膜の成膜条件、及
び、改質工程におけるプラズマ処理条件を調整すること
を特徴とする方法である。

【００１９】或いは、基体上に成膜用原料ガスを供給
し、その基体上に、屈折率と消衰係数とが一定の相関関
係を有する被処理膜を形成する成膜工程と、被処理膜が
形成された基体上に、分子中に酸素原子を含む改質用ガ
スを供給しつつ、その基体の周囲にプラズマを形成し、
被処理膜を、一定の相関関係から外れた屈折率及び消衰
係数を有する反射防止膜へと改質する改質工程とを備え
ており、一定の相関関係（例えば、図８に示すラインＬ
ｋで示されるような関係）と、反射防止膜に必要とされ
る屈折率及び消衰係数との差異に応じて、成膜工程にお
ける被処理膜の成膜条件、及び、改質工程におけるプラ
ズマ処理条件を決定することを特徴とする法方である。

【００２０】更に具体的には、成膜工程において成膜用
原料ガスとして複数種類のガスを用いるときに、成膜工
程における成膜条件としてそれらの複数種類のガスの供
給流量比を決定し、改質工程におけるプラズマ処理条件
としてプラズマの形成時間を決定すると好適である。

【００２１】先述した成膜条件のなかでも、成膜用原料
ガスが複数種類のガスの混合ガスから成る場合に、各ガ
スの供給流量比（混合比、各ガス分圧）を変化させる
と、屈折率及び消衰係数が鋭敏に増減する。これは、形
成される被処理膜の組成が、屈折率の有意な変化を引き
起こす程度に変化することによると推定される。例え
ば、ＳｉＯＮ膜を成膜する際にＳｉＨ₄ガスとＮ₂Ｏガス
とから成膜用原料ガスが構成される場合、ＳｉＨ₄ガス
流量を変化させることにより、両ガスの供給流量比を変
えることができる。

【００２２】また、プラズマ処理条件のなかでも、プラ
ズマ形成時間を変化させることにより、被処理膜の屈折
率及び消衰係数と、得られる反射防止膜のそれらとの差
異を有意に制御し易い傾向にある。これは、プラズマ形
成時間により、被処理膜が活性種に曝される時間が異な
り、よって、酸化・改質される被処理膜の厚さや容積が
変化して反射防止膜全体の屈折率及び消衰係数が適度に
且つ有意に変動するためと考えられる。

【００２３】さらに、プラズマを、例えば電極への高周
波電力の印加によって形成する場合には、その高周波電
力の周波数を適宜選択することによっても、反射防止膜
の屈折率及び消衰係数を調整し得る。その周波数は特に
限定されるものでないが、好ましくは１〜５０ＭＨｚで
あると好適である。またさらに、高周波電力の出力が一
定であれば、その周波数が高いほど、活性種密度は大き
くなり、逆に、活性種エネルギーは小さくなる傾向にあ
る。このように活性種の密度又はエネルギーが変化する
と、被処理膜の酸化・改質の程度、例えば、酸化・改質
される深さ（膜厚）が変化し得ると想定され、この場合
にも、得られる反射防止膜全体の屈折率及び消衰係数が
適度に且つ有意に変動することによると推定される。

【００２４】さらに、成膜工程においては、成膜用原料
ガスとしてシラン系ガス、分子内に窒素原子を含むガ
ス、及び、分子内に酸素原子を含むガスを基体上に供給
し、反射防止膜としてシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）
を形成し、改質工程においては、改質用ガスとして酸化
窒素系ガスを基体上に供給すると有用である。

【００２５】ここで、シラン系ガスとしては、未置換の
モノシラン若しくは高次シラン、又は、分子中の少なく
とも一つの水素原子が有機官能基若しくは有機未官能基
で置換されたモノシラン若しくは高次シラン（有機シラ
ン系ガス）を示し、置換基としては、特に限定されず、
例えば、アルキル基、アルキニル基、アルケニル基、ア
ルコキシル基（アルコキシ基）、芳香環を有する基（ア
リール基、アラルキル基、アルキルアリール基等）等が
挙げられる。

【００２６】被処理膜として、酸素原子を含まない膜を
形成する場合には、分子中に酸素原子を含まないシラン
系ガスが有用であり、工業上の利用性及び取扱性に優れ
る観点からモノシランガス及びジシランガスを用いると
特に好ましい。他方、被処理膜として、酸化膜を得る場
合には、アルコキシル基等の酸素を含む基を有する有機
シラン系ガスつまり有機オキシシラン系ガスを用いても
構わない。特に有用な有機オキシシランとしては、ＴＥ
ＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）、エチルトリエ
トキシシラン等のエトキシシラン類が挙げられる。ま
た、これらのガスは、単独で或いは二種以上混合してシ
ラン系ガスとして用いることができる。

【００２７】また、分子中に窒素原子を含むガスとして
は、後述する酸化窒素系ガス、窒素（Ｎ₂）ガス、アン
モニア（ＮＨ₃）ガス等が挙げられ、分子中に酸素原子
を含むガスとしては、同じく酸化窒素系ガス、酸素（Ｏ
₂）ガス、オゾン（₃）ガス等が挙げられる。

【００２８】さらに、酸化窒素系ガスとしては、酸化二
窒素（Ｎ₂Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、三酸化二窒素
（Ｎ₂Ｏ₃）、二酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、五酸化二窒素（Ｎ₂
Ｏ₅）、及び、三酸化窒素（ＮＯ₃）のうちの少なくとも
一つを含有して成るガスが挙げられ、工業上の利用性、
安定性、取扱性に優れる観点から、Ｎ₂Ｏガスを用いる
と好適である。このように改質用ガスとして酸化窒素系
ガスを用いると、成膜用原料ガスとして分子中に酸素原
子を含まないシラン系ガスを用いた場合、成膜工程終了
後に基体の周囲に残存する成膜用原料ガスと改質用ガス
との反応が生じ難いので、成膜工程の直後に引き続いて
改質工程を実施できる利点がある。

【００２９】また、本発明による反射防止膜の形成装置
は、本発明の反射防止膜の形成方法を有効に実施するた
めのものであり、基体上に、所定の屈折率及び消衰係数
を発現する反射防止膜が形成される装置であって、
（Ａ）基体が収容される成膜用チャンバと、成膜用チャ
ンバに接続され且つ成膜用原料ガスを成膜用チャンバ内
に供給する成膜用原料ガス供給部とを有しており、基体
上に被処理膜が形成される成膜部と、（Ｂ）被処理膜が
形成された基体が収容される改質用チャンバと、改質用
チャンバに接続され且つ分子中に酸素原子を含む改質用
ガスを改質用チャンバ内に供給する改質用ガス供給部
と、改質用チャンバ内に設置された電極と、電極に接続
された高周波電源とを有しており、高周波電源から出力
される高周波電力が電極に印加されることにより、改質
用チャンバ内にプラズマが形成され、被処理膜が、該被
処理膜と屈折率及び消衰係数が異なる反射防止膜へと改
質される改質部と、（Ｃ）成膜部において被処理膜に対
して成膜条件を変化させたときに得られる被処理膜の屈
折率と消衰係数との相関関係と、反射防止膜の屈折率及
び消衰係数とに基づいて、成膜部における成膜条件、及
び、改質部におけるプラズマ処理条件を調整する制御部
とを備える。

【００３０】さらに、成膜用原料ガス供給部が、成膜用
ガスとしてシラン系ガス、分子内に窒素原子を含むガ
ス、及び、分子内に酸素原子を含むガスを成膜用チャン
バ内へ供給するものであり、改質用ガス供給部が、改質
用ガスとして酸化窒素系ガスを改質用チャンバ内へ供給
するものであると有用である。

【００３１】また、本発明による反射防止膜は、本発明
による反射防止膜の形成方法によって有効に形成される
ものであり、且つ、下記式（１）；ｋ＞１．６９０×ｎ−３．０４６ …（１）、で表される関係を満たすシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ
膜）から成ることを特徴とする。式中、ｋは膜厚が３０
ｎｍにおける当該反射防止膜の消衰係数を示し、ｎは膜
厚が３０ｎｍにおける当該反射防止膜の屈折率を示す。
なお、ここでの屈折率ｎ及び消衰係数ｋは、ｎ＆ｋ社製
のｎ＆ｋＡｎａｌｙｚｅｒ１２００及び１５００を用
い、プローブ光波長を２４８ｎｍ（Ｄｅｅｐ−ＵＶ線）
としたときに測定される値を示す。なお、他の測定器を
用いた場合には、上記ｎ＆ｋＡｎａｌｙｚｅｒの測定
値へ規格化するといった手法を採ることができる。他の
測定器としては、例えば、ＫＬＡＴｅｎｃｏｒ社製の
ＵＶ１２８０ＳＥ等が挙げられる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置
関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づ
くものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に
限られるものではない。

【００３３】図１は、本発明による反射防止膜の形成装
置の好適な一実施形態を模式的に示す水平断面図であ
る。処理装置１は、断面が略方形状を成すメインフレー
ムを有するトランスファーチャンバ２の三方の側壁に、
ＳｉウェハＷ（基体）が二枚同時に収容されるツインチ
ャンバ３が結合され、残る一方の側壁に、ロードロック
チャンバ６ａ，６ｂが内部に設けられたロードロック部
６が結合されたものである。トランスファーチャンバ２
内には、伸縮可能な二つのアーム部２１を有するウェハ
搬送ロボット２３が設置されており、それらのアーム部
２１の先端部にＳｉウェハＷが載置されて保持されるよ
うになっている。また、各ツインチャンバ３は、Ｓｉウ
ェハＷが載置されるサセプタ５を二基づつ有している。

【００３４】図２は、図１に示す処理装置１の要部を示
す断面図（一部構成図）であり、断面図の部分は図１に
おけるＩＩ−ＩＩ線断面を示すものである。同図におい
て、ツインチャンバ３は、チャンバ筐体１１にチャンバ
４（成膜用チャンバと改質用チャンバとを兼ねる）が二
基並設されたものである。各チャンバ４は、Ｓｉウェハ
Ｗが載置される上述のサセプタ５をそれぞれ有してお
り、各サセプタ５の上方には、中空の円盤状を成すシャ
ワーヘッド部４０がそれぞれ設けられている。

【００３５】また、サセプタ５は、Ｏリング、メタルシ
ール等により、チャンバ４に気密に設けられると共に、
図示しない可動機構により上下駆動可能に設けられてい
る。この可動機構により、ＳｉウェハＷとシャワーヘッ
ド部４０との間隔が調整されるようになっている。さら
に、サセプタ５にはヒーター５１が内設されており、こ
れによりＳｉウェハＷが所望の所定温度に加熱される。
またさらに、サセプタ５は所定の電位へ接地されてい
る。

【００３６】一方、シャワーヘッド部４０は、二基のチ
ャンバ４に対して共通に設けられ且つ各チャンバ４に対
してガス供給口９が設けられたベースプレートを上壁と
する胴部４１と、複数の貫通孔が穿設された多孔板状を
成すブロッカープレート４３及び同フェイスプレート４
５とを有するものである。胴部４１は、ガス供給口９と
連通する略円柱状の内部空間を形成する凹部を有してお
り、この凹部の下端側内周部にフェイスプレート４５の
周縁部が結合されている。このフェイスプレート４５の
上方には、ブロッカープレート４３がフェイスプレート
４５と略平行に設置されており、胴部４１の上壁とブロ
ッカープレート４３との間、及び、ブロッカープレート
４３とフェイスプレート４５との間に、ガス供給口９と
連通する空間が画成されている。

【００３７】さらに、各チャンバ４のシャワーヘッド部
４０には、インピーダンスの整合をとるためのインピー
ダンス整合器６０を介して、サセプタ５と同電位に接地
された高周波電源Ｒが接続されている。高周波電源Ｒと
しては、周波数固定型のものでもよいし、例えば周波数
インバータを備える周波数可変型のものでもよい。

【００３８】またさらに、各チャンバ４の下部には、開
口部７が設けられており、これらには、各チャンバ４の
内部を減圧し、後述するガス供給部３０から各ガスの供
給流量に応じて各チャンバ４内の圧力を一定の圧力に維
持可能な真空ポンプを有する排気系７０がバルブ系Ｖを
介して接続されている。

【００３９】このバルブ系としては、例えば、上流側
（ツインチャンバ３側）に配置された二枚ブレード式の
ターボスロットルバルブと、下流側（排気系７０側）に
配置されたアイソレーションバルブとから構成すること
ができ、さらに、ゲートバルブを付加してもよい。ま
た、排気系７０に用いる真空ポンプの種類は特に限定さ
れず、例えば、ドライポンプ付きターボ分子ポンプ等を
例示できる。

【００４０】また、ツインチャンバ３には、モノシラン
（ＳｉＨ₄）ガス供給源３１（成膜用原料ガス供給
部）、酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ）ガス供給源３２（成膜用原
料ガス供給部と改質用ガス供給部とを兼ねる）、ヘリウ
ム（Ｈｅ）ガス供給源３３、及び、窒素（Ｎ₂）ガス供
給源３４を有するガス供給部３０が接続されている。こ
れらのガス供給源３１〜３４は、各ガスの供給流量を制
御するＭＦＣ（質量流量コントローラ）３１ａ，３２
ａ，３３ａ，３４ａが設けられた配管１０を介して、各
シャワーヘッド部４０のガス供給口９に接続されてい
る。

【００４１】これらにより、成膜用原料ガスとしてのＳ
ｉＨ₄ガス及びＮ₂Ｏガス、改質用ガスとしてのＮ₂Ｏガ
ス、キャリアガス又は希釈ガスとしてのＨｅガス、並び
に、必要に応じてパージガスとしてのＮ₂ガスが、各チ
ャンバ４のシャワーヘッド部４０内に導入され、それぞ
れのブロッカープレート４３及びフェイスプレート４５
を介して各チャンバ４内に供給される。このように、各
チャンバ４及びガス供給部３０から成膜部が構成されて
いる。また、各チャンバ４、ガス供給部３０、各高周波
電源Ｒ及び各インピーダンス整合器６０から改質部が構
成されている。

【００４２】また、配管１０には、遠隔プラズマ（リモ
ートプラズマ）処理を採用したクリーニング系８が接続
されている。このクリーニング系８は、配管１０側に配
置されたリアクターキャビティ８１と、これにＭＦＣ８
２ａを介して接続された、例えばＮＦ₃ガス等のフッ素
原子を含有するガスの供給源８２を有している。リアク
ターキャビティ８１には、プラズマを生成するためのマ
イクロ波ジェネレータ（図示せず）が装備されており、
ガス供給源８２から供給されたクリーニングガスとして
のＮＦ₃ガスが解離して活性種が生じ、条件にもよるが
主として中性活性種がチャンバ４内に供給されるように
なっている。

【００４３】さらに、処理装置１は、ＭＦＣ３１ａ〜３
４ａ、各インピーダンス整合器６０、及び、各高周波電
源Ｒに接続された制御部８０を備えている。この制御部
８０は、ＳｉウェハＷ上に形成する反射防止膜の膜厚、
並びに、屈折率及び消衰係数といった光学特性に応じて
決定される成膜条件及び改質条件を含むレシピが入力さ
れており、かかるレシピに基づいて、ＭＦＣ３１ａ〜３
４ａ、各インピーダンス整合器６０、及び、各高周波電
源Ｒを制御するものである。

【００４４】なお、図示を省略したが、ＳｉウェハＷの
表面側のチャンバ４内空間と裏面側のチャンバ４内空間
とは、互いにガス封止されるようになっている。つま
り、表面側にはガス供給部３０からシャワーヘッド部４
０を通して各ガスが供給され、裏面側には図示しないバ
ックサイドパージ系からパージガスが供給されるように
されており、両ガスが互いに反対面側の空間領域へ流入
しないようにされている。

【００４５】このように構成された処理装置１を用いた
本発明による反射防止膜の形成方法の一例について説明
する。なお、処理装置１の以下に述べる各動作は、自動
又は操作者による操作に基づき、上述した制御部８０及
び／又は図示しない他の制御装置（系）又は手動で制御
する。図３は、本発明による反射防止膜の形成方法に係
る一実施形態の手順を含む処理の流れを示すフロー図で
ある。また、図４は、図３に示す手順の一部における処
理の流れをより詳細に示すフロー図である。さらに、図
５（Ａ）〜（Ｄ）は、図３に示す手順によってＳｉウェ
ハＷ上に反射防止膜を形成している状態を示す工程図で
ある。

【００４６】まず、反射防止膜の形成に先立って、Ｓｉ
ウェハＷの基層１００上にＡｌ、ポリシリコン等から成
る下地層１０１を成膜する（ステップＳ１；図５（Ａ）
参照）。次に、排気系７０を運転して各チャンバ４内を
所定の圧力に減圧する。この減圧下において、ウェハ搬
送ロボット２３により、ロードロックチャンバ６ａ，６
ｂに予め保持させておいた下地層１０１を有するＳｉウ
ェハＷを、トランスファーチャンバ２を介して所定のツ
インチャンバ３内へ搬送する。

【００４７】次いで、二枚のＳｉウェハＷをツインチャ
ンバ３内に設けられた二基のチャンバ４内の各サセプタ
５上に載置して収容する。その後、Ｈｅガスをガス供給
源３３から配管１０を通して両チャンバ４内へ供給する
と共に、それぞれのチャンバ４の内部が一定の圧力とな
るように圧力調整を行う。各チャンバ４内の圧力が安定
した後、ＳｉＨ₄ガス、Ｎ₂Ｏガス、及びＨｅガスを、そ
れぞれのガス供給源３１〜３３から配管１０を通して各
シャワーヘッド部４０へ供給する。このとき、各チャン
バ４内の圧力を、好ましくは２５０〜１６００Ｐａ（２
〜１２Ｔｏｒｒ）、より好ましくは５００〜１３００Ｐ
ａ（４〜１０Ｔｏｒｒ）となるように調整する。

【００４８】また、このときの各ガスの供給流量は、最
終的に形成すべき反射防止膜の性状、チャンバ４の容積
等によって異なり、適宜設定することができるが、厚さ
が１００〜４００Å程度の極薄膜を成膜する際には、例
えば、以下に示す流量範囲とすると好適である。・ＳｉＨ₄ガス：５０〜２００ml/min（sccm）・Ｎ₂Ｏガス：１００〜６００ml/min（sccm）・Ｈｅガス：２０００〜８０００ml/min（sccm）さらに、ＳｉＨ₄ガスの供給流量とＮ₂Ｏガスの供給流量
との比が、好ましくは１：１〜１：４、より好ましくは
１：２〜１：３となるように両ガスを供給すると好適で
ある。この両ガスの供給流量比を適宜調整することによ
り、被処理膜１０２の屈折率及び消衰係数を、ある一定
の相関関係を満たすような任意の値の組み合わせとする
ことができる。

【００４９】このようにしてガス供給口９から各シャワ
ーヘッド部４０の内空間へ導入された各ガスは、ブロッ
カープレート４３により分散されて十分に混合され、複
数の貫通孔を通してブロッカープレート４３とフェイス
プレート４５との間の空間へ流出する。この混合ガス
は、フェイスプレート４５の複数の貫通孔を通してシャ
ワーヘッド部４０の下方に流出し、サセプタ５上に載置
されたＳｉウェハＷ上に供給される。

【００５０】一方、これらのガスを各チャンバ４内へ供
給すると共に、サセプタ５のヒーター５１に電力を供給
し、サセプタ５を介してＳｉウェハＷが所定温度となる
ように加熱する。この場合、ＳｉウェハＷの温度（基板
温度、成膜温度）を、好ましくは１００℃以上、より好
ましくは３５０〜５００℃の範囲内の温度とする。これ
により、ＳｉウェハＷ上に達した成膜用原料ガスを反応
させる。

【００５１】ＳｉウェハＷの直上方では、種々の素反応
（熱化学反応）が生じて複雑に関与し、反応場の状態に
応じた平衡及び律速条件に応じた化学種の活性種（支配
因子）が生成され、これらの化学種の反応によって種々
の中間生成物が形成され、ＳｉウェハＷ上にＳｉＯＮ膜
から成る被処理膜１０２が堆積形成される（ステップＳ
２、成膜工程；図５（ｂ）参照）。この被処理膜１０２
の膜厚としては、後述する改質の効果が十分に奏される
観点から、過度に厚くない方がよく、例えば、数ｎｍ〜
３００ｎｍ、更には数ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する
被処理膜１０２に対して本発明は極めて有効となり得
る。

【００５２】所定膜厚の被処理膜１０２が形成されるま
で、成膜速度に応じた時間、成膜工程を実施した後、各
ガスの供給を停止する。その後引き続き、或いは、必要
に応じて各チャンバ４内に残存するガスをＨｅガス又は
Ｎ₂ガスでパージし、その後、Ｎ₂Ｏガスをガス供給源３
２から配管１０を通して各シャワーヘッド部４０へ供給
する。このとき、各チャンバ４内の圧力を、好ましくは
２５０〜１６００Ｐａ（２〜１２Ｔｏｒｒ）、より好ま
しくは４００〜１３００Ｐａ（３〜１０Ｔｏｒｒ）とな
るように調整する。

【００５３】チャンバ４内の圧力が安定した後、高周波
電源Ｒから高周波電力を出力してシャワーヘッド部４０
に印加する。これにより、チャンバ４内のＳｉウェハＷ
上方の空間にグロー放電によるプラズマを形成する。こ
の際、インピーダンス整合器６０により、高周波電源Ｒ
よりもプラズマ（厳密にはグロー放電部）側、すなわち
負荷となるプラズマのインピーダンスとインピーダンス
整合器６０のインピーダンスとの合成インピーダンス
と、高周波電源Ｒの出力インピーダンスとの整合をと
る。ここで、高周波電力の条件としては、特に限定され
るものではないが、例えば、以下の条件が挙げられる。・周波数：１〜５０ＭＨｚ・出力：０．２〜５ｋＷ

【００５４】この周波数が１ＭＨｚ未満であると、プラ
ズマ中で十分な活性種密度が得られ難い傾向にある。一
方、その周波数が５０ＭＨｚを超えると、十分な活性種
エネルギーを得難くなる傾向にある。また、出力が０．
２ｋＷ未満であると、プラズマ処理効率を十分に高める
ことができない傾向にある。一方、この出力が５ｋＷを
超えると、チャンバ４内でアーキング放電が生じるおそ
れがある。

【００５５】プラズマ中には、Ｎ₂Ｏガス由来のイオン
やラジカルといった活性種が生じ、ＳｉウェハＷ上の被
処理膜１０２がこれらの活性種に曝される。活性種のう
ち酸素原子を含むもの（例えば、Ｏ^*、ＮＯ^*等）は、酸
化因子として被処理膜１０２をその表層部から、或い
は、拡散して内部又は界面部を酸化する。被処理膜１０
２における酸化因子と接触した部位は、更に酸化されて
組成変化し、膜の少なくとも一部が改質された反射防止
膜１０３が形成される（ステップＳ３、改質工程；図５
（Ｃ）参照）。

【００５６】このように酸化・改質して得られた反射防
止膜１０３は、その少なくとも一部が、被処理膜１０２
と組成又は膜の緻密度等が有意に異なり得る。その結
果、被処理膜１０２が発現する一定の相関関係を満たす
屈折率及び消衰係数とは有意に異なる屈折率及び消衰係
数を発現する。そして、所定の時間経過後、高周波電源
Ｒからシャワーヘッド部４０への高周波電力の印加を停
止し、改質工程としてのステップＳ３を終了する。

【００５７】次いで、反射防止膜１０３が形成されたＳ
ｉウェハＷを各チャンバ４から外部へ搬出し、フォトレ
ジスト用の有機感光性樹脂組成物を、ＳｉウェハＷの反
射防止膜１０３上に例えばスピンコート等で塗布してレ
ジスト膜１０４を形成する（ステップＳ４；図５（Ｄ）
参照）。その後、マスクを用いた露光を行い、さらに現
像を実施してマスクパターンをＳｉウェハＷ上に転写す
る等の処理を施す。

【００５８】以上、ステップＳ１〜Ｓ４について、一連
の処理について説明したが、本実施形態においては、ス
テップＳ２に先立って、成膜条件の決定（ステップＳ１
０）を行い、且つ、ステップＳ３に先立ってプラズマ処
理条件を決定（ステップＳ２０）しておき、これらの条
件をレシピの一部として制御部８０へ入力しておく。ス
テップＳ１０，Ｓ２０における処理の手順について、図
４及び図６を参照して説明する。

【００５９】図６は、ステップＳ２において形成される
被処理膜の屈折率及び消衰係数と、ステップＳ３におい
て形成される反射防止膜の屈折率及び消衰係数との関係
を示すグラフ様式の図面である。図６中、ラインＬｋ
は、被処理膜の屈折率と消衰係数とが奏する一定の相関
関係の一例を示す直線であり、図８におけるラインＬｋ
と同一である。また、添字付きの領域Ｒは、被処理膜の
屈折率及び消衰係数（以下、図４及び６の説明において
は、単に「膜質」という）の範囲を示し、添字付きの領
域Ｘは、被処理膜を改質して得られる反射防止膜の膜質
の範囲を示す。さらに、添字付きの記号Ｆは、被処理膜
を成膜する際のＳｉＨ₄ガスの供給流量又は供給流量比
を示し、添字付きの記号ｔは、被処理膜を改質する際の
プラズマ形成時間を示す。

【００６０】反射防止膜１０３に要求される膜質は、図
６に示す領域Ｘｍの膜質と仮定する。まず、成膜条件を
種々変化させて被処理膜の成膜を行い、得られた複数の
被処理膜の膜質を測定し、これらの測定データから基準
となるラインＬｋで表される関係を取得する（ステップ
Ｓ３１）。次いで、例えば、図６中の領域Ｒ０を基準領
域としてその膜質を有する被処理膜を成膜する際のＦ１
を把握する。さらに、この領域Ｒ０の被処理膜に対し
て、領域Ｘｍの反射防止膜１０３と同様の屈折率を有す
る領域Ｘ０の反射防止膜が得られるプラズマ処理条件と
してのプラズマ形成時間ｔ１を、予め求めておいたプラ
ズマ処理条件と膜質の変分との関係から決定する（ステ
ップＳ３２）。

【００６１】次に、屈折率が略等しい領域Ｘｍの反射防
止膜１０３の消衰係数と領域Ｘ０の反射防止膜の消衰係
数との差分Δｋｍを算出する（ステップＳ３３）。この
差分Δｋｍに基づいて、領域Ｘｍの膜質を有する反射防
止膜１０３をプラズマ処理によって得るための被処理膜
に対応する領域Ｒｍを決定する（ステップＳ３４）。こ
れに伴い、プラズマ形成時間ｔｍも決定できる。さら
に、ラインＬｋにおける領域Ｒｍと領域Ｒ０との距離、
すなわち領域Ｒ０からＲｍへの膜質の変分から、ＳｉＨ
₄ガスの差分ΔＦｍを決定する（ステップＳ３５）。

【００６２】そして、ＳｉＨ₄ガス流量Ｆ１及びΔＦｍ
から、領域Ｒｍの膜質を有する被処理膜を得るためのＳ
ｉＨ₄流量Ｆｍを含む成膜条件を決定し、且つ、その被
処理膜に対するプラズマ形成時間ｔｍを含むプラズマ処
理条件を決定する（ステップＳ３６）。このように、従
来の成膜方法によって得られる被処理膜（従来の反射防
止膜）がラインＬｋの関係を満たす膜質に限定されるの
に対し、本実施形態によれば、図６中のラインＬｎで示
す如く、屈折率を略一定にしつつ消衰係数のみを独立に
変化させ得る。

【００６３】また、観点を変えると、もし領域Ｘ０の膜
質を起点として従来の成膜方法を実施した場合には、お
そらく図６中のラインＬｅで表される関係に限定される
のに対し、本実施形態によれば、屈折率と消衰係数とを
独立に制御して任意の膜質を奏する反射防止膜を得るこ
とが可能となる。なお、領域Ｘ０，Ｘｍ及び領域Ｒ０，
Ｒｍは、適宜又は所望に設定され、図６に示す領域Ｘ
ｉ，Ｒｉの如く一般化して表すことができる。

【００６４】このように構成された処理装置１及びそれ
を用いた反射防止膜の形成方法によれば、ステップＳ２
において、各チャンバ４内で下地層１０１を有するＳｉ
ウェハＷ上にＳｉＯＮ膜から成る被処理膜１０２を形成
した後、同一チャンバ４内で引き続きステップＳ３を実
行し、被処理膜１０２に対してＮ₂Ｏプラズマ処理を施
し、その少なくとも一部を酸化・改質する。こうして得
られた反射防止膜１０３は、その改質部の組成、緻密
度、結晶質／非結晶質の状態等が被処理膜１０２と異な
ると考えられ、これにより、反射防止膜１０３全体とし
て、被処理膜１０２と有意に相違する、つまりラインＬ
ｋの関係に束縛されない屈折率ｎ及び消衰係数ｋが発現
される。よって、例えば下地層１０１に応じてリソグラ
フィから要求される所望の屈折率ｎ及び消衰係数ｋを発
現できる反射防止膜１０３を得ることが可能となる。

【００６５】また、ステップＳ２，Ｓ３に先立ち、ステ
ップＳ１０，Ｓ２０において、所望の反射防止膜１０３
に要求される屈折率及び消衰係数を的確に得ることがで
きる成膜条件及びプラズマ処理条件を決定し、これに即
したレシピで被処理膜１０２の成膜及びその改質による
反射防止膜１０３の形成を実施するので、その反射防止
膜１０３を確実に得ることができる。よって、反射防止
膜の屈折率及び消衰係数の制御性を格段に向上でき、リ
ソグラフィから要求される反射防止膜の光学特性に広範
に対応できる。

【００６６】さらに、成膜条件として特にＳｉＨ₄ガス
流量を、プラズマ処理条件として特にプラズマ形成時間
を適宜調整した場合には、反射防止膜１０３の屈折率及
び消衰係数をより簡易に且つ鋭敏に制御することができ
る。よって、一層汎用性に富んだ反射防止膜１０３を形
成することが可能となる。

【００６７】またさらに、Ｏ₂ガスやＯ₃ガスに比してシ
ラン系ガスとの反応性が低いＮ₂Ｏガスを改質用ガスと
して用いるので、成膜用原料ガスとしてＳｉＨ₄ガスを
用いる上述の実施形態において、ステップＳ２での成膜
工程を実施した後、チャンバ４内の残留ＳｉＨ₄ガスを
排出しなくともステップＳ３におけるプラズマ処理を実
施できる。よって、処理効率ひいてはスループットの向
上を図ることができる。

【００６８】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、例えば、ステップＳ２（成膜工程）
において、上述したステップＳ３（改質工程）と同様に
高周波電力の印加によるプラズマ形成を行ってもよい。
この場合の高周波電力の条件としては、特に限定され
ず、例えば、以下の条件；・周波数：１〜５０ＭＨｚ・出力：０．０１〜１ｋＷが挙げられる。さらに、プラズマ処理条件として、プラ
ズマ形成時間の代りに、又は、それに加えて高周波電源
Rから出力される高周波電力の周波数を適宜調整するこ
とにより、反射防止膜１０３の屈折率及び消衰係数を制
御してもよい。

【００６９】さらに、反射防止膜の形成装置は、処理装
置１のようなツインチャンバ３を有するものに限られ
ず、モノチャンバから成るＣＶＤチャンバ、或いはその
ＣＶＤチャンバメインフレームに備えるシステムとして
も構わない。またさらに、改質用ガスとしては、Ｎ₂Ｏ
ガスの代りにＯ₂ガス等を用いてもよく、この場合に
は、ステップＳ２によって被処理膜１０２を成膜した
後、チャンバ４内を一旦パージすることにより、チャン
バ４内に残存するＳｉＨ₄ガスとＯ₂ガスとの反応を抑止
できる利点がある。加えて、成膜用原料ガス及び改質用
ガスは、上述の実施形態に制限されるものではない。

【００７０】

【実施例】以下、本発明に係る具体的な実施例について
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００７１】〈実施例１〉図１及び２に示す処理装置１
と同様の構成を有する処理装置（Applied Materials 社
製；Producer（登録商標）をベースとした装置）を準備
した。この装置を使用し、ＳｉウェハＷ上に被処理膜１
０２（膜厚：概ね３０ｎｍ）を成膜した（ステップＳ
２）。この際、ツインチャンバ３の各チャンバ４内を約
９．５Ｔｏｒｒに減圧し、ＳｉＨ₄ガス、Ｎ₂Ｏガス及び
Ｈｅガスを、それぞ１１５ｓｃｃｍ、２４０ｓｃｃｍ及
び４４００ｓｃｃｍの流量で１０ｓｅｃ供給した後、１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力７０Ｗでシャワーヘ
ッド部４０に印加してプラズマを形成して１０ｓｅｃ成
膜を行った。

【００７２】次いで、ＳｉＨ₄ガス、Ｎ₂Ｏガス及びＨｅ
ガスの供給を停止し、バルブ系Ｖを５ｓｅｃ開放してチ
ャンバ４内の残留ガスを排気した後、Ｎ₂Ｏガスを流量
４０００ｓｃｃｍでチャンバ４内に供給して、圧力を約
２．５Ｔｏｒｒとした後、１３．５６ＭＨｚの高周波電
力を出力２４０Ｗでシャワーヘッド部４０に印加してプ
ラズマを形成し、３０ｓｅｃプラズマ処理を実施した。
次に、高周波電力の印加を停止して１０ｓｅｃ間、Ｎ₂
Ｏガスの供給を継続した後、再び、１３．５６ＭＨｚの
高周波電力を出力２４０Ｗでシャワーヘッド部４０に印
加してプラズマを形成し、３０ｓｅｃプラズマ処理を再
実施した。これにより、被処理膜１０２を酸化・改質し
て反射防止膜１０３を形成した。

【００７３】このとき、成膜条件としてのＳｉＨ₄ガス
流量及びプラズマ処理条件としてのプラズマ形成時間
は、以下のようにして算出した。ここで、説明を容易に
するために図７に言及する。図７は、実施例１で得た反
射防止膜、及び、比較例１〜１３（後述）で得た被処理
膜の屈折率ｎ及び消衰係数ｋの測定データ（後述する
〈屈折率ｎ及び消衰係数ｋの測定〉において取得したも
の）を示すグラフである。なお、図中、領域Ｘａが実施
例１で得られた反射防止膜に対して要求された屈折率及
び消衰係数の範囲を示す。

【００７４】まず、比較例に対する測定データを最小二
乗法により関数フィッティングし、一定の相関関係（ラ
インＬｋ）を得た。そして、図７におけるラインＬｋ上
の任意の領域Ｒ０に対する領域Ｘａ，Ｘ０，Ｒｏとの関
係から、図４及び６を参照して説明したのと同様にし
て、消衰係数の差分Δｋａに応じたＳｉＨ₄流量の差分
ΔＦａを求め、ガス前述のステップＳ１０，Ｓ２０にお
ける成膜条件及びプラズマ処理条件を決定した。

【００７５】主な処理条件を表１に示す。なお、表中、
チャンバＡ及びＢとあるのは、ツインチャンバ３に備わ
る２台のチャンバ４を示すものであり、成膜条件及び改
質条件におけるガス流量は、両チャンバＡ，Ｂへの合計
供給流量である。また、他の条件については、両チャン
バに共通する条件である。さらに、表中の‘ＲＦ’と
は、高周波電力を示し、‘スペーシング’とは、シャワ
ーヘッド部４０のフェイスプレート４５下面とＳｉウェ
ハＷ上面との間隔（距離）を示す。

【００７６】〈比較例１〜１３〉改質工程を実施せず、
成膜工程における成膜条件を表１に示す如く種々変化さ
せたこと以外は、実施例１及び２で用いた装置と同じ装
置を用いてＳｉウェハＷ上に被処理膜１０２（膜厚：概
ね３０ｎｍ）を成膜した。

【００７７】〈屈折率ｎ及び消衰係数ｋの測定〉実施例
１及び２並びに比較例１〜１３で形成した反射防止膜に
対し、ｎ＆ｋ社製のｎ＆ｋＡｎａｌｙｚｅｒ１２０
０及び１５００を用い、プローブ光波長を２４８ｎｍ
（Ｄｅｅｐ−ＵＶ線）において屈折率ｎ及び消衰係数ｋ
を測定した。これらの屈折率ｎ及び消衰係数ｋの測定結
果を表１に併せて示す。

【００７８】

【表１】

【００７９】先に言及した図７において、白抜きのシン
ボルは実施例の反射防止膜のデータであることを示し、
黒塗りのシンボルは比較例の反射防止膜のデータである
ことを示す。比較例から得られたラインＬｋの相関式
は、下記式（２）；ｋ＝１．６９０×ｎ−３．０４６ …（２）、で表されることが判明した（式中、ｋは消衰係数を示
し、ｎは屈折率を示す）。これに対し、実施例１で得た
反射防止膜の屈折率及び消衰係数は、グラフ上でライン
Ｌｋから外れた位置に存在する要求領域Ｘａ内に収まる
ことが確認された。なお、この結果より、本発明による
反射防止膜は、下記式（１）；ｋ＞１．６９０×ｎ−３．０４６ …（１）、で表される関係を満たす屈折率ｎ及び消衰係数ｋを発現
することが理解される。

【００８０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による反射防
止膜の形成方法及び装置によれば、成膜工程を実施して
得た被処理膜にプラズマ処理を施すことにより、その被
処理膜を酸化・改質した反射防止膜を形成するので、従
来は達成できなかった任意且つ所望の屈折率及び消衰係
数を発現する反射防止膜を実現できる。また、その成膜
工程及び改質工程における処理条件を、被処理膜の屈折
率と消衰係数との相関関係と、要求される反射防止膜の
それらとに基づいて決定することにより、その所望の反
射防止膜を確実に形成できるので、反射防止膜の屈折率
及び消衰係数の制御性を格段に向上できる。よって、本
発明のかかる反射防止膜の形成方法及び装置により形成
された反射防止膜は、所望の屈折率及び消衰係数を発現
するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による反射防止膜の形成装置の好適な一
実施形態を模式的に示す水平断面図である。

【図２】図１に示す処理装置１の要部を示す断面図（一
部構成図）である。

【図３】本発明による反射防止膜の形成方法に係る一実
施形態の手順を含む処理の流れを示すフロー図である。

【図４】図３に示す手順の一部における処理の流れをよ
り詳細に示すフロー図である。

【図５】図５（Ａ）〜（Ｄ）は、図３に示す手順によっ
てＳｉウェハＷ上に反射防止膜を形成している状態を示
す工程図である。

【図６】ステップＳ２において形成される被処理膜の屈
折率及び消衰係数と、ステップＳ３において形成される
反射防止膜の屈折率及び消衰係数との関係を示すグラフ
様式の図面である。

【図７】実施例１で得た反射防止膜、及び、比較例１〜
１３で得た被処理膜の屈折率ｎ及び消衰係数ｋの測定デ
ータを示すグラフである。

【図８】比較例１〜１３で得た被処理膜の屈折率及び消
衰係数の測定データを示すグラフである。

【符号の説明】

１…処理装置（反射防止膜の形成装置）、４…チャンバ
（成膜用チャンバ、改質用チャンバ）、５…サセプタ、
８…クリーニング系、３０…ガス供給部、３１…ガス供
給源（成膜用原料ガス供給部）、３２…ガス供給源（改
質用ガス供給部）、４０…シャワーヘッド部、５１…ヒ
ーター、６０…インピーダンス整合器、７０…排気系、
８０…制御部、１０１…下地層、１０２…被処理膜、１
０３…反射防止膜、１０４…レジスト膜、Ｒ…高周波電
源、Ｗ…Ｓｉウェハ（基体）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ａ５Ｆ０４６ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７４ (72)発明者島山努千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内Ｆターム(参考） 2H025 AB16 DA34 2K009 AA05 BB04 CC01 CC02 CC14 CC42 DD03 DD08 DD12 DD17 4F100 AA12B AA20B AB11 AD04B AT00A BA02 EH662 EJ582 EJ612 GB41 JA20B JN06 JN06B YY00 YY00B 4K030 AA01 AA06 BA35 FA03 HA12 KA41 LA11 5F045 AA09 AB34 AC00 AC01 AC15 AC17 AD05 AD06 AD07 AD08 AE21 AE23 BB00 CB06 DP11 DQ10 EE12 EF05 5F046 PA03 PA04 PA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に、所定の屈折率及び消衰係数を
発現する反射防止膜を形成する方法であって、前記基体上に成膜用原料ガスを供給し、該基体上に被処
理膜を形成する成膜工程と、前記被処理膜が形成された基体上に、分子中に酸素原子
を含む改質用ガスを供給し、且つ、該基体の周囲にプラ
ズマを形成し、該被処理膜を、該被処理膜と屈折率及び
消衰係数が異なる前記反射防止膜へと改質する改質工程
と、前記成膜工程を実施する前に予め取得した、該成膜工程
において成膜条件を変化させたときに得られる前記被処
理膜の屈折率と消衰係数との相関関係と、前記反射防止
膜に要求される前記所定の屈折率及び消衰係数とに基づ
いて、前記成膜工程における成膜条件及び前記改質工程
におけるプラズマ処理条件を決定する条件設定工程と、
を備える反射防止膜の成膜方法。
【請求項２】前記条件設定工程においては、前記成膜工程において任意の成膜条件で得られる被処理
膜に対して前記改質工程を実施することにより得られ且
つ前記反射防止膜に要求される屈折率と略同等の屈折率
を有する仮想的な膜の消衰係数と、該反射防止膜に要求
される消衰係数との差分に基づいて、前記反射防止膜を
得るための被処理膜を形成する前記成膜条件を決定す
る、ことを特徴とする請求項１記載の反射防止膜の形成
方法。
【請求項３】基体上に成膜用原料ガスを供給し、該基
体上に被処理膜を形成する成膜工程と、前記被処理膜が形成された基体上に、分子中に酸素原子
を含む改質用ガスを供給してプラズマ処理することによ
り、該被処理膜を、該被処理膜と屈折率及び消衰係数が
異なる反射防止膜へと改質する改質工程とを備えてお
り、前記反射防止膜の屈折率を略一定に維持しつつ該反射防
止膜の前記消衰係数が変化するように、前記成膜工程に
おける前記被処理膜の成膜条件、及び、前記改質工程に
おけるプラズマ処理条件を調整する、ことを特徴とする
反射防止膜の形成方法。
【請求項４】基体上に成膜用原料ガスを供給し、該基
体上に、屈折率と消衰係数とが一定の相関関係を有する
被処理膜を形成する成膜工程と、前記被処理膜が形成された基体上に、分子中に酸素原子
を含む改質用ガスを供給しつつ、該基体の周囲にプラズ
マを形成し、該被処理膜を、前記一定の相関関係から外
れた屈折率及び消衰係数を有する反射防止膜へと改質す
る改質工程と、を備えており、前記一定の相関関係と、前記反射防止膜に必要とされる
屈折率及び消衰係数との差異に応じて、前記成膜工程に
おける前記被処理膜の成膜条件、及び、前記改質工程に
おけるプラズマ処理条件を決定する、反射防止膜の形成
方法。
【請求項５】前記成膜工程において前記成膜用原料ガ
スとして複数種類のガスを用いるときに、前記成膜工程
における成膜条件として該複数種類のガスの供給流量比
を決定し、前記改質工程におけるプラズマ処理条件として前記プラ
ズマの形成時間を決定する、ことを特徴とする請求項１
〜４のいずれか一項に記載の反射防止膜の形成方法。
【請求項６】前記成膜工程においては、前記成膜用原
料ガスとしてシラン系ガス、分子内に窒素原子を含むガ
ス、及び、分子内に酸素原子を含むガスを前記基体上に
供給し、前記反射防止膜としてシリコン酸窒化膜を形成
し、前記改質工程においては、前記改質用ガスとして酸化窒
素系ガスを前記基体上に供給する、ことを特徴とする請
求項１〜５のいずれか一項に記載の反射防止膜の形成方
法。
【請求項７】基体上に、所定の屈折率及び消衰係数を
発現する反射防止膜が形成される装置であって、前記基体が収容される成膜用チャンバと、該成膜用チャ
ンバに接続され且つ成膜用原料ガスを該成膜用チャンバ
内に供給する成膜用原料ガス供給部とを有しており、該
基体上に被処理膜が形成される成膜部と、前記被処理膜が形成された基体が収容される改質用チャ
ンバと、該改質用チャンバに接続され且つ分子中に酸素
原子を含む改質用ガスを該改質用チャンバ内に供給する
改質用ガス供給部と、該改質用チャンバ内に設置された
電極と、該電極に接続された高周波電源とを有してお
り、該高周波電源から出力される高周波電力が該電極に
印加されることにより、該改質用チャンバ内にプラズマ
が形成され、前記被処理膜が、該被処理膜と屈折率及び
消衰係数が異なる前記反射防止膜へと改質される改質部
と、前記成膜部において前記被処理膜に対して成膜条件を変
化させたときに得られる該被処理膜の屈折率と消衰係数
との相関関係と、前記反射防止膜の屈折率及び消衰係数
とに基づいて、前記成膜部における成膜条件、及び、前
記改質部におけるプラズマ処理条件を調整する制御部
と、を備える反射防止膜の形成装置。
【請求項８】前記成膜用原料ガス供給部が、前記成膜
用ガスとしてシラン系ガス、分子内に窒素原子を含むガ
ス、及び、分子内に酸素原子を含むガスを前記成膜用チ
ャンバ内へ供給するものであり、前記改質用ガス供給部が、前記改質用ガスとして酸化窒
素系ガスを前記改質用チャンバ内へ供給するものであ
る、ことを特徴とする請求項７記載の反射防止膜の形成
装置。
【請求項９】請求項１〜６のいずれか一項に記載の反
射防止膜の形成方法によって形成され、且つ、下記式
（１）；ｋ＞１．６９０×ｎ−３．０４６ …（１）、ｋ：膜厚３０ｎｍにおける消衰係数、ｎ：膜厚３０ｎｍにおける屈折率、で表される関係を満
たすシリコン酸窒化膜から成る、ことを特徴とする反射
防止膜。