JP2007096340A - Processing method and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Tomoyuki Takeishi
知之 竹石
Kenji Kawano
健二 川野
Hiroshi Ikegami
浩 池上
Masami Watase
正美 渡瀬
Shinichi Ito
信一 伊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the occurrence of particles and suppress the occurrence of defects at the processings a processed film. <P>SOLUTION: The invention comprises steps of forming a liquid film 204 on the principal surface of a substrate supplying application film, forming medicinal solution 206 containing solvent on the substrate, forming a processed film 207 by removing a part of the solvent contained in the liquid film 204, selectively irradiating processing light on the processing region of the processed film 207, selectively removing the processed film 207, and carrying out a heating process for almost completely removing the solvent contained in the processed film 207, after the irradiation of the processing light. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光照射により加工を行う加工方法、及びこの加工方法を用いた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a processing method for processing by light irradiation and a method for manufacturing a semiconductor device using the processing method.

半導体素子の微細化に伴い、半導体装置製造工程の中のリソグラフィー工程では下層との合わせ(アライメント)技術の高精度化が必須となっている。   With the miniaturization of semiconductor elements, high precision of alignment technology with the lower layer is essential in the lithography process in the semiconductor device manufacturing process.

しかし、レジスト下層に形成された膜がアライメント光に対して反射や吸収が大きい場合には、アライメントマークからの位置情報を検出が困難になる。例えば、Al等の金属配線を形成するリソグラフィー工程では、Al膜の下層に形成されたアライメントマークの位置を直接検出することはできない。そのため、予めアライメントマーク自身に段差を設け、その後にAl膜を形成し、アライメントマーク上に生じるAl膜の凹凸形状を検出することでアライメントを行わなくてはならない。しかし、Al膜上の表面凹凸はスパッタ蒸着等の成膜方法の性質から、下地の凹凸に対して非対称となるため、アライメント誤差が大きくなり、歩留まりが低下する。そこで、Al膜等アライメント光に対して不透明な膜をアブレーション技術によって選択的に除去する方法が提案されている。   However, when the film formed under the resist has a large reflection and absorption with respect to the alignment light, it is difficult to detect the position information from the alignment mark. For example, in the lithography process for forming a metal wiring such as Al, the position of the alignment mark formed in the lower layer of the Al film cannot be directly detected. Therefore, alignment must be performed by providing a step on the alignment mark itself, forming an Al film after that, and detecting the uneven shape of the Al film generated on the alignment mark. However, the surface unevenness on the Al film is asymmetric with respect to the underlying unevenness due to the nature of the film forming method such as sputter deposition, so that the alignment error increases and the yield decreases. Therefore, a method of selectively removing a film opaque to alignment light such as an Al film by an ablation technique has been proposed.

アブレーション技術はレーザー等の光を用いた加工技術のひとつであり、リソグラフィー技術を用いることなく微細パターンの形成が可能となることから、近年、半導体装置の加工技術として注目されてきている。アブレーションとは被加工膜に光を照射した際、照射強度がある閾値以上に達すると、被加工膜が溶融し、ガス化する反応である。この反応を用いることで、穴あけや切断などの微細加工ができる。   The ablation technique is one of processing techniques using light such as a laser, and since fine patterns can be formed without using a lithography technique, it has recently attracted attention as a processing technique for semiconductor devices. Ablation is a reaction in which when a film to be processed is irradiated with light, the film to be processed melts and gasifies when the irradiation intensity reaches a certain threshold value or more. By using this reaction, fine processing such as drilling and cutting can be performed.

しかし、半導体製造工程にアブレーション技術を用いた場合、アブレーション技術を用いた場合、アブレーション時に完全にガス化しきれなかった金属膜をはじめとする被加工膜の一部は加工領域周辺に飛散し、パーティクルとして付着する。パーティクルがデバイスパターン領域に付着した状態で、次に上層に化学増幅型ポジレジスト膜を形成するとレジスト膜厚差が生じる。そのため、露光・現像後のレジストパターンは所定の寸法に形成することができない。このように作成したレジストパターンをマスクに加工して作成した半導体デバイスはそのデバイス特性に大きくばらつきが生じることが問題となる。   However, when ablation technology is used in the semiconductor manufacturing process, when ablation technology is used, a part of the film to be processed, such as a metal film that could not be completely gasified during ablation, is scattered around the processing region, resulting in particles Adhere as. If a chemically amplified positive resist film is formed next as an upper layer in a state where particles are attached to the device pattern region, a difference in resist film thickness occurs. Therefore, the resist pattern after exposure / development cannot be formed in a predetermined dimension. A problem with semiconductor devices created by processing a resist pattern created in this way as a mask is that device characteristics vary greatly.

このようなパーティクルによる欠陥を抑制するために、被加工膜上に保護膜を形成した後に光加工を行い、加工終了後に保護膜と一緒にパーティクルを除去する技術がある(例えば、特許文献1参照)。   In order to suppress such defects caused by particles, there is a technique in which optical processing is performed after forming a protective film on the film to be processed, and particles are removed together with the protective film after the processing is completed (see, for example, Patent Document 1). ).

引用文献1では、保護膜としてポリイミドやポリアミドなどの耐熱性有機材料を用いている。このような耐熱性有機材料は、溶剤に溶けず、保護膜を除去することが困難である。また、本発明者が検討したところ、保護膜除去後も被加工膜上にパーティクルが残ることが分かった。また、保護膜の機械的特性によっては加工時に膜剥がれが生じ、加工不良となるといった問題があった。
特開平5−337661号公報
In Cited Document 1, a heat-resistant organic material such as polyimide or polyamide is used as a protective film. Such a heat-resistant organic material does not dissolve in a solvent, and it is difficult to remove the protective film. Further, as a result of investigation by the present inventor, it was found that particles remain on the film to be processed even after removal of the protective film. Further, depending on the mechanical characteristics of the protective film, there is a problem that film peeling occurs during processing, resulting in processing failure.
JP-A-5-337661

上述したように、被加工膜上に耐熱性有機材料を形成して光加工を行う場合、耐熱性有機材料を除去することが困難であるという問題があった。   As described above, when optical processing is performed by forming a heat resistant organic material on a film to be processed, there is a problem that it is difficult to remove the heat resistant organic material.

レーザー加工時、加工領域の加工膜を選択的に加工する際に発生するパーティクルが加工領域外に付着し欠陥の原因となるという問題があった。また、加工時に膜剥がれが生じて加工不良になるという問題があった。   At the time of laser processing, there is a problem that particles generated when the processed film in the processing region is selectively processed adheres to the outside of the processing region and causes defects. Further, there has been a problem that film peeling occurs during processing, resulting in processing failure.

本発明の目的は、被加工膜の加工に際してパーティクルの発生を無くし、欠陥の発生を抑制し得る加工方法、及びこの加工方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a processing method capable of suppressing generation of defects by eliminating generation of particles when processing a film to be processed, and a method of manufacturing a semiconductor device using the processing method.

本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。   The present invention is configured as follows to achieve the above object.

本発明の一例に係わる加工方法は、基板上に溶剤を含む塗布膜形成用薬液を供給して前記基板主面に液膜を形成する工程と、液膜中に含まれる溶剤の一部を除去することにより被加工膜を形成する工程と、前記被加工膜の加工領域に加工光を選択照射して、前記被加工膜を選択除去する工程と、前記加工光照射後に、被加工膜中に含まれる溶剤をほぼ完全に除去する本加熱処理を行う工程とを含むことを特徴とする。   A processing method according to an example of the present invention includes a step of supplying a chemical solution for forming a coating film containing a solvent on a substrate to form a liquid film on the main surface of the substrate, and removing a part of the solvent contained in the liquid film. A step of forming a film to be processed, a step of selectively irradiating a processing region of the processing film with a processing light to selectively remove the processing film, and after the irradiation of the processing light, into the processing film And a step of performing a main heat treatment for almost completely removing the contained solvent.

本発明の一例に係わる半導体装置の製造方法は、半導体基板と位置合わせマークとを具備する被処理基板上に溶剤を含む塗布膜形成用薬液を供給して該基板主面に液膜を形成する工程と、液膜中に含まれる溶剤の一部を除去することにより被加工膜を形成する工程と、前記位置合わせマークを含む領域の前記被加工膜に加工光を選択照射して、前記被加工膜を選択除去する工程と、前記加工光照射後に、被加工膜中に含まれる溶剤をほぼ完全に除去する本加熱処理を行う工程と、前記被加工膜上に感光性膜を形成する工程と、前記位置合わせマークに参照光を照射して該マークの位置を認識する工程と、認識された位置合わせマークの位置情報に基づいて前記感光性膜の所定の位置にエネルギー線を照射して該感光性膜に潜像を形成する工程と、前記潜像が形成された感光性膜を現像する工程とを含むことを特徴とする。   A method of manufacturing a semiconductor device according to an example of the present invention forms a liquid film on a main surface of a substrate by supplying a chemical solution for forming a coating film containing a solvent onto a substrate to be processed having a semiconductor substrate and an alignment mark. A step of forming a film to be processed by removing a part of the solvent contained in the liquid film, and selectively irradiating the processing film in the region including the alignment mark with the processing light. A step of selectively removing a processed film, a step of performing a main heat treatment for almost completely removing a solvent contained in the processed film after the irradiation of the processing light, and a step of forming a photosensitive film on the processed film Irradiating the alignment mark with reference light to recognize the position of the mark, and irradiating a predetermined position of the photosensitive film with energy rays based on the recognized position information of the alignment mark. Forming a latent image on the photosensitive film; Characterized in that it comprises a step of developing the photosensitive film in which the latent image has been formed.

本発明によれば、被処理基板上に形成された被加工膜を選択的に除去し、パターンを形成する手法に関して、被加工膜上に水溶性の保護膜を形成後に保護膜と被加工膜の加工を一括で行う、もしくは被加工膜の内部応力が小さくする処理を行うことで加工領域周辺にパーティクルや残渣のない光加工を行うことができる。   According to the present invention, regarding a technique for selectively removing a film to be processed formed on a substrate to be processed and forming a pattern, the protective film and the film to be processed are formed after a water-soluble protective film is formed on the film to be processed. By performing the above processing in a lump or processing for reducing the internal stress of the film to be processed, optical processing without particles and residues can be performed around the processing region.

以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。   The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

(第1の実施形態)
まず、光加工時に発生するパーティクルを加工領域周辺に付着させずに所定の加工を行うことを可能とするパターン形成方法について説明する。
(First embodiment)
First, a description will be given of a pattern forming method capable of performing predetermined processing without attaching particles generated during optical processing to the periphery of the processing region.

図1,2は、本発明の第1の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図である。   1 and 2 are cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

図1(a)に示すAl配線を形成する前の段階の半導体装置を用意する。図1(a)に示すように、半導体基板101上に形成された層間絶縁膜102の表面層には、後に形成されるAl配線と接続されるヴィアプラグ105、及びアライメントを行うアライメントマーク106が少なくとも形成されている。なお、符号103,104は、プラグ、下層配線層である。   A semiconductor device in the stage before forming the Al wiring shown in FIG. As shown in FIG. 1A, a via plug 105 connected to an Al wiring to be formed later, and an alignment mark 106 for alignment are formed on the surface layer of the interlayer insulating film 102 formed on the semiconductor substrate 101. At least formed. Reference numerals 103 and 104 denote plugs and lower wiring layers.

図1(b)に示すように、半導体素子の表面にAl膜107、保護膜109を順次形成する。保護膜109は、膜厚100nmの水溶性樹脂であるポリアクリル酸樹脂(以後、保護膜と表記)を被処理基板上に回転塗布法にて塗布した後に、溶剤を揮発させて形成される。   As shown in FIG. 1B, an Al film 107 and a protective film 109 are sequentially formed on the surface of the semiconductor element. The protective film 109 is formed by applying a polyacrylic acid resin (hereinafter referred to as a protective film), which is a water-soluble resin having a film thickness of 100 nm, to the substrate to be processed by a spin coating method, and then volatilizing the solvent.

図1(c)に示すように、大気中にて、下方にアライメントマーク106が形成されている加工領域(縦100μm×横200μm)に対して加工光110を5回照射することで保護膜109、及びAl膜107に開口を形成する。加工光照射により保護膜がガラス化しないようにする。本実施形態では、加工光208は、Q−switch YAGレーザーの第3高調波(波長355nm)であり、加工光208のフルエンスが0.4J/cm2・pulseである。なお、符号111は、アブレーション時に完全にガス化しきれずに飛散した保護膜109及びAl膜107のパーティクルである。 As shown in FIG. 1C, the protective film 109 is irradiated by irradiating the processing light 110 five times on the processing region (100 μm long × 200 μm wide) in which the alignment mark 106 is formed below in the atmosphere. And an opening is formed in the Al film 107. The protective film should not be vitrified by processing light irradiation. In the present embodiment, the processing light 208 is the third harmonic (wavelength 355 nm) of a Q-switch YAG laser, and the fluence of the processing light 208 is 0.4 J / cm 2 · pulse. Reference numeral 111 denotes particles of the protective film 109 and the Al film 107 that are not completely gasified during ablation and are scattered.

次に、光加工後に搬送ロボットにより被処理基板100を洗浄ユニットに搬送し、図1(d)に示すように、水を供給することで保護膜109を剥離する。保護膜109の剥離は、図3に示すように被処理基板の上方に配置されたノズル121から純水(流量:1L/min)122を供給し、100rpmで基板100を回転させながら60秒間洗浄することで行う。純水洗浄後、4000rpmまで回転数を上げ、基板を乾燥させる。
上記の光加工後にSEM観察を行った結果、金属膜の加工領域周辺でパーティクルが残留せず、良好な加工ができたことを確認した。
Next, the substrate to be processed 100 is transferred to the cleaning unit by the transfer robot after the optical processing, and the protective film 109 is peeled off by supplying water as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the protective film 109 is peeled off by supplying pure water (flow rate: 1 L / min) 122 from a nozzle 121 disposed above the substrate to be processed and cleaning the substrate 100 for 60 seconds while rotating the substrate 100 at 100 rpm. To do. After cleaning with pure water, the number of rotations is increased to 4000 rpm, and the substrate is dried.
As a result of SEM observation after the above-mentioned optical processing, it was confirmed that no particles remained around the processing region of the metal film and that favorable processing was possible.

このような方法でアライメントマーク上の金属膜を除去した後、図2(e)に示すように、I線レジスト膜112を形成する。次いで、図2(f)に示すように、アライメント光(参照光)113によりアライメントマーク106の位置を認識する。認識した位置に基づいてパターンを転写しレジストに潜像を形成する。潜像が形成されたレジスト膜の現像を行い、レジストパターンを形成する。レジストパターンをマスクにAl膜107をエッチングし、図2(g)に示すように、配線パターンを形成する。レジストパターンを除去する。   After the metal film on the alignment mark is removed by such a method, an I-line resist film 112 is formed as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 2 (f), the position of the alignment mark 106 is recognized by the alignment light (reference light) 113. A pattern is transferred based on the recognized position to form a latent image on the resist. The resist film on which the latent image is formed is developed to form a resist pattern. The Al film 107 is etched using the resist pattern as a mask to form a wiring pattern as shown in FIG. The resist pattern is removed.

これをマスクとして作成したデバイスは本処理を行わずに作成した安定したデバイス特性を得ることができ、歩留まりが向上した。   A device produced using this as a mask can obtain stable device characteristics produced without performing this process, and the yield is improved.

本実施形態では保護膜としてポリアクリル酸を用いたが、保護膜には水溶性であり、且つ加工光の波長における透過性が被加工膜に比べ高い材料を用いることが望ましい。透過性の高い保護膜を用いることで保護膜はレーザー光をほとんど吸収せず、保護膜自身からの発熱は小さい。そのため、光照射時に分解しきれなかった保護膜は溶融することなく、固体の状態で加工領域周辺に飛散する。固体のまま加工領域の周辺に飛散した保護膜は加工後の水洗浄によって速やかに除去される。更に水溶性であるため、比較的安価に保護膜の除去処理が可能である。   In this embodiment, polyacrylic acid is used as the protective film. However, it is desirable to use a material that is water-soluble and has a higher transmittance at the wavelength of the processing light than the film to be processed. By using a highly permeable protective film, the protective film hardly absorbs laser light, and heat generation from the protective film itself is small. Therefore, the protective film that could not be decomposed during the light irradiation is scattered around the processing region in a solid state without melting. The protective film scattered around the processing region as a solid is quickly removed by washing with water after processing. Furthermore, since it is water-soluble, the protective film can be removed at a relatively low cost.

一方、保護膜のレーザー光の波長に対する透過性が被加工膜に比べて大きい場合には、保護膜での光吸収が大きい為、保護膜自身が発熱・溶融する。その為、溶融した保護膜がパーティクルとして加工領域周辺の保護膜に付着すると、付着したパーティクルが有する熱によって、保護膜が変質または下層の被加工膜と溶着する。その結果、加工後の保護膜除去時においても、溶融したパーティクルが付着した領域の保護膜を除去することができず欠陥となる。   On the other hand, when the transmittance of the protective film with respect to the wavelength of the laser beam is larger than that of the film to be processed, the protective film itself generates heat and melts because the light absorption by the protective film is large. For this reason, when the molten protective film adheres to the protective film around the processing region as particles, the protective film is altered or welded to the underlying processed film by the heat of the attached particles. As a result, even when the protective film is removed after processing, the protective film in the region where the molten particles are attached cannot be removed, resulting in a defect.

本実施形態では、保護膜にポリアクリル酸を用いたが、材料はこれに限るものではない。被加工膜と比較してレーザー光による光吸収が小さいものであれば良く、レーザー光の波長λ(nm)における保護膜の消衰係数k,被加工膜の消衰係数k’とした時、以下の式(1)記載の関係式を満たす保護膜を用いるような材料及び加工光を選択すれば良い。   In this embodiment, polyacrylic acid is used for the protective film, but the material is not limited to this. What is necessary is that the light absorption by the laser beam is smaller than that of the film to be processed. When the extinction coefficient k of the protective film and the extinction coefficient k ′ of the film to be processed are set at the wavelength λ (nm) of the laser beam, A material and processing light that use a protective film that satisfies the relational expression described in the following expression (1) may be selected.

k<k’ …(1)
本実施形態での波長355nmに対するポリアクリル酸及び被加工膜であるAlの消衰係数は、1.0×10-4,3.36である。
k <k ′ (1)
In this embodiment, the extinction coefficient of polyacrylic acid and Al as the film to be processed with respect to a wavelength of 355 nm is 1.0 × 10 −4 , 3.36.

更には、レーザー照射された保護膜は固体の状態を維持できていることが望ましい。従って、レーザーが1パルス照射された際に保護膜が融点(Tm)以下に維持できれば良い。保護膜選択の基準としては、保護膜の比熱CF(J/cm3 ・K),吸収係数α(1/nm),消衰係数k,反射率RF(%),保護膜の温度変化ΔT(K),保護膜の融点Tm(K),大気温度T0(K),レーザーのフルエンスF(J/cm2・pulse),レーザー波長λ(nm)とした時、以下の式(2)から式(4)記載の関係式を満たすような材料及び加工光を選択すると良い。 Furthermore, it is desirable that the protective film irradiated with the laser can maintain a solid state. Therefore, it is only necessary that the protective film can be maintained at a melting point (Tm) or less when one pulse of laser is irradiated. As the criteria for selecting the protective film, the specific heat CF (J / cm 3 · K) of the protective film, the absorption coefficient α (1 / nm), the extinction coefficient k, the reflectance R F (%), and the temperature change ΔT of the protective film When (K), melting point Tm (K) of protective film, atmospheric temperature T 0 (K), laser fluence F (J / cm 2 · pulse), and laser wavelength λ (nm), the following equation (2) From the above, it is preferable to select a material and processing light that satisfy the relational expression described in Expression (4).

Tm>T0+ΔT …(2)
ΔT={α(1−RF/100)F/CF} …(3)
α=4πk/λ …(4)
本実施形態での波長355nmに対するポリアクリル酸の物性値を(表1)に示す。

Figure 2007096340
Tm> T 0 + ΔT (2)
ΔT = {α (1-R F / 100) F / C F } (3)
α = 4πk / λ (4)
The physical properties of polyacrylic acid with respect to a wavelength of 355 nm in this embodiment are shown in (Table 1).
Figure 2007096340

あるいは、保護膜がレーザー光に対する光吸収が大きく、光加工によって溶融した保護膜が加工領域に付着した場合でも、加工領域周辺の保護膜が光加工前と同様に水溶性を維持する保護膜であれば何を用いても構わない。例えば水酸基、カルボキシル基やアミノ基等の親水基を有する有機材料、もしくは水溶性の無機材料でも良い。このような特性を有する保護膜であれば光加工後での水洗工程において保護膜の除去が可能となる為、本実施形態の保護膜に用いることができる。   Alternatively, even when the protective film has a large light absorption for laser light and the protective film melted by optical processing adheres to the processing region, the protective film around the processing region is a protective film that maintains water solubility as before the optical processing. You can use anything as long as you want. For example, an organic material having a hydrophilic group such as a hydroxyl group, a carboxyl group or an amino group, or a water-soluble inorganic material may be used. A protective film having such characteristics can be used for the protective film of this embodiment because the protective film can be removed in the water washing step after optical processing.

本実施形態では、光加工用の光源としてQ−switch YAGレーザーの第3高調波を用いているが、光源はこれに限らずQ−switch YAGレーザーの第4高調波(波長266nm)やKrFエキシマレーザー等のパルスレーザー、及びランプ光でも良い。また、本実施形態ではレーザー加工は0.4J/cm2・pulseで5回照射することで行っているが、加工条件はこれに限らず、加工領域内に残渣が生じない、または被加工膜である金属膜に損傷を与えずに加工できるフルエンスや照射回数であれば良い。 In the present embodiment, the third harmonic of the Q-switch YAG laser is used as the light source for optical processing. A pulsed laser such as a laser and lamp light may be used. In this embodiment, laser processing is performed by irradiating 5 times at 0.4 J / cm 2 · pulse. However, the processing conditions are not limited to this, and no residue is generated in the processing region, or the film to be processed Any fluence or number of irradiations that can be processed without damaging the metal film.

また本実施形態では被加工膜が金属膜の場合について述べたが、適用例はこれに限らず、被加工膜は金属酸化膜、反射防止膜、金属膜、シリコン窒化膜、またはシリコン炭化膜、シリコン酸化膜、多結晶Si等に用いても構わない。   In the present embodiment, the case where the film to be processed is a metal film has been described. However, the application example is not limited thereto, and the film to be processed is a metal oxide film, an antireflection film, a metal film, a silicon nitride film, or a silicon carbide film, You may use for a silicon oxide film, polycrystalline Si, etc.

また、本実施形態では、光加工後にはI線レジスト膜を形成し、パターニングしているが、パターニングに用いるレジスト膜はこれに限らず、KrFレジスト、ArFレジスト、EBレジスト等何を用いても構わない。   In this embodiment, an I-line resist film is formed and patterned after photoprocessing. However, the resist film used for patterning is not limited to this, and any KrF resist, ArF resist, EB resist, or the like may be used. I do not care.

本実施形態では、保護膜を全面に形成したが、図4に示すように、所望の位置にのみ選択的に保護膜を形成してもよい。保護膜の選択的な形成方法としては、例えば特開2000−79366記載の方法を用いれば良い。ここで、選択的な保護膜の形成方法として、特開2000−79366記載の方法を例に用いたが、膜厚の制御された保護膜を基板上に選択的に形成できる方法であれば何を用いてもよい。   In this embodiment, the protective film is formed on the entire surface. However, as shown in FIG. 4, the protective film may be selectively formed only at a desired position. As a method for selectively forming the protective film, for example, a method described in JP-A-2000-79366 may be used. Here, as a method for selectively forming a protective film, the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-79366 was used as an example, but any method can be used as long as it can selectively form a protective film with a controlled film thickness on a substrate. May be used.

また、本実施形態では、光加工時には光の照射領域を加工領域と同じ大きさにして加工を行ったが、光加工時には図5(a),図5(b)に示すように、基板上での加工光141の照射形状を短冊状にし、加工光140を基板に対して相対的に走査することで加工を行ってもよい。基板と光を相対的に走査する方法としては、光軸を固定して基板を移動させる。あるいは、形状を制御したスリット(絞り)を並進運動させる事により、光軸を移動させてもよい。なお、符号140は加工領域である。図5(a)は断面図、図5(b)は加工領域の平面図である。   In the present embodiment, the light irradiation region is processed to have the same size as the processing region at the time of optical processing. However, at the time of optical processing, as shown in FIGS. The processing light 141 may be formed in a strip shape, and processing may be performed by scanning the processing light 140 relative to the substrate. As a method of scanning light relative to the substrate, the substrate is moved while the optical axis is fixed. Alternatively, the optical axis may be moved by translating a slit (aperture) whose shape is controlled. Reference numeral 140 denotes a machining area. FIG. 5A is a cross-sectional view, and FIG. 5B is a plan view of a processing region.

例えば、大気中にて所定の加工領域(縦100μm×横200μm)に対して、縦100μm×横5μmのスリットを設け、Q−switch YAGレーザーの第3高調波(波長355nm)をフルエンス1.0J/cm2・pulse、発振周波数250Hz、スリットの走査速度を500μm/secで加工領域の一端から他端へ走査させながら、レーザーを照射して保護膜とAl膜を除去する。 For example, a slit of 100 μm × 5 μm is provided in a predetermined processing region (100 μm × 200 μm) in the atmosphere, and the third harmonic (wavelength 355 nm) of the Q-switch YAG laser is applied to a fluence of 1.0J. The protective film and the Al film are removed by irradiating a laser while scanning from one end of the processing region to the other end at / cm 2 · pulse, an oscillation frequency of 250 Hz, and a slit scanning speed of 500 μm / sec.

通常、パーティクルはアブレーションによって発生したガス体が膨張する際に、ガス化しきれなかった被加工膜の一部をガス体が吹き飛ばすことで生じる。その為、加工領域の全領域を一括照射によって光加工を行った時に比べ、図5に示すスリット状に絞った照射領域を被処理基板に対して相対的に走査させ、光加工を行った時の方が1度の光照射で生じるガスの体積が小さくなり、加工領域周辺へのパーティクル数や加工領域境界での保護膜の膜剥がれをより抑制することができる。また、図6(a),図6(b)に示すように、短冊形状の加工光141a〜141dが走査方向に等間隔に複数照射されていても良い。また、図6(c),図6(d)に示すように、ドット形状の加工光141c,141dが走査方向に等間隔、及び走査方向に直交する方向に等間隔に複数照射されて居ても良い。また、図6(d)に示すように、走査方向に隣接する加工光141dがオバーラップしていても良い。   In general, particles are generated by blowing off a part of the film to be processed that cannot be gasified when the gas generated by ablation expands. Therefore, compared to the case where the entire processing area is optically processed by collective irradiation, the irradiation area constricted in the slit shape shown in FIG. 5 is scanned relative to the substrate to be processed and the optical processing is performed. In this case, the volume of gas generated by one light irradiation is reduced, and the number of particles around the processing region and the peeling of the protective film at the processing region boundary can be further suppressed. Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, a plurality of strip-shaped processing lights 141a to 141d may be irradiated at equal intervals in the scanning direction. Further, as shown in FIGS. 6C and 6D, a plurality of dot-shaped processing lights 141c and 141d are irradiated at equal intervals in the scanning direction and at equal intervals in the direction orthogonal to the scanning direction. Also good. Further, as shown in FIG. 6D, the processing light 141d adjacent in the scanning direction may overlap.

なお、短冊状又はドット形状というのは、走査方向の長さが加工領域の長さより短い四角形の事である。特に短冊形状とは、走査方向に直交する方向の長さが加工領域の走査方向に直交する方向の長さと略等しい。ドット形状というのは、走査方向の長さが加工領域の長さより短い四角形の事である。特に短冊形状とは、走査方向に直交する方向の長さが加工領域の走査方向に直交する方向の長さより短い。   Note that the strip shape or the dot shape is a quadrangle whose length in the scanning direction is shorter than the length of the processing region. In particular, in the strip shape, the length in the direction orthogonal to the scanning direction is substantially equal to the length in the direction orthogonal to the scanning direction of the processing region. The dot shape is a quadrangle whose length in the scanning direction is shorter than the length of the processing area. In particular, in the strip shape, the length in the direction perpendicular to the scanning direction is shorter than the length in the direction perpendicular to the scanning direction of the processing region.

(第2の実施形態)
図7は、本発明の第2の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

先ず、図7(a)に示すように、熱分解剤を含有したノボラック樹脂(有機材料)を主成分とした有機膜149を回転塗布法にてAl膜107に塗布する。次に、100℃、60秒の条件でホットプレートにて加熱処理を行い、有機膜149中の溶剤を揮発させることで、保護膜を形成する。ここで、熱分解剤とは、熱分解反応を誘起できる触媒としての働きを有し、マスク膜として働く有機膜を構成する樹脂を分解できるものであればよく、特に限定はしない。   First, as shown in FIG. 7A, an organic film 149 mainly composed of a novolak resin (organic material) containing a thermal decomposition agent is applied to the Al film 107 by a spin coating method. Next, heat treatment is performed on a hot plate under conditions of 100 ° C. for 60 seconds, and the solvent in the organic film 149 is volatilized to form a protective film. Here, the thermal decomposition agent is not particularly limited as long as it has a function as a catalyst capable of inducing a thermal decomposition reaction and can decompose a resin constituting an organic film serving as a mask film.

次に図7(b)に示すように、被処理基板を150℃、60秒の条件で加熱処理を行った有機膜150を得る。加熱処理で、熱分解剤が有機膜を構成する樹脂の熱分解反応の触媒として働く。熱分解反応により樹脂の主鎖が切断される。樹脂の主鎖が切断されて分子量が小さくなり、有機膜150の内部応力が小さくなる。   Next, as shown in FIG. 7B, an organic film 150 is obtained in which the substrate to be processed is heat-treated at 150 ° C. for 60 seconds. In the heat treatment, the thermal decomposition agent acts as a catalyst for the thermal decomposition reaction of the resin constituting the organic film. The main chain of the resin is cleaved by the thermal decomposition reaction. The main chain of the resin is cut, the molecular weight is reduced, and the internal stress of the organic film 150 is reduced.

そして、図7(c)に示すように、大気中にてQ−switch YAGレーザーの第3高調波(波長355nm)を用い、加工領域(縦100μm×横200μm)に対してレーザーのフルエンスが0.6J/cm2・pulseで5回照射することで樹脂膜150に開口を形成する。 Then, as shown in FIG. 7C, the third harmonic (wavelength 355 nm) of the Q-switch YAG laser is used in the atmosphere, and the laser fluence is 0 with respect to the processing region (vertical 100 μm × horizontal 200 μm). An opening is formed in the resin film 150 by irradiating 5 times at 6 J / cm 2 · pulse.

次いで、図7(d)に示すように、樹脂膜をマスクにAl膜をウェットエッチングにより選択除去する。この時、膜剥がれに由来する加工不良が生じなかった。   Next, as shown in FIG. 7D, the Al film is selectively removed by wet etching using the resin film as a mask. At this time, the processing defect derived from film peeling did not occur.

樹脂膜を除去した後、第1の実施形態と同様に、Al膜107上にI線レジスト膜を形成し、アライメントマーク106にアライメント光(参照光)を照射してアライメントマークの位置を認識する。認識されたアライメントマーク106の位置に基づいて露光を行った後、現像を行い、レジストパターンパターンを形成する。レジストパターンをマスクにAl膜107をエッチングし、配線パターンを形成する。上述した工程で作成された半導体素子は本処理を行わずに作成した安定したデバイス特性を得ることができ、歩留まりが向上した。   After removing the resin film, as in the first embodiment, an I-line resist film is formed on the Al film 107, and the alignment mark 106 is irradiated with alignment light (reference light) to recognize the position of the alignment mark. . After exposure based on the recognized position of the alignment mark 106, development is performed to form a resist pattern pattern. The Al film 107 is etched using the resist pattern as a mask to form a wiring pattern. The semiconductor device produced by the above-described process can obtain stable device characteristics produced without performing this treatment, and the yield is improved.

このように、熱分解反応によって、マスク膜として働く有機膜を構成する樹脂の主鎖を切断することで保護膜内部にかかる応力は小さくなるため、内部にかかる応力が大きい材料でも保護膜として用いることができる。   As described above, since the stress applied to the inside of the protective film is reduced by cutting the main chain of the resin constituting the organic film serving as the mask film by the thermal decomposition reaction, even a material having a large internal stress is used as the protective film. be able to.

また、本実施形態での熱分解剤はマスク膜の成膜温度(本実施形態では100℃)から200℃の温度範囲で反応が開始する熱分解剤を含有している。熱分解剤の反応開始温度が成膜温度より低いと、成膜時の加熱処理でノボラック樹脂の分解が進行しすぎるため、加工特性が悪化する問題が生じる。また、反応開始温度が200℃を超えるとノボラック樹脂の酸化反応により膜特性が劣化する恐れがある。従って、熱分解剤の反応開始温度は成膜温度から200℃の範囲であることが望ましい。また、熱分解剤の添加量が少なすぎると分解反応がほとんど進行しない為、光加工特性に変化が見られず、膜剥がれを生じる。また、熱分解剤の添加量が多すぎると、分解反応が促進するため、光加工後ウェットエッチング時での薬品耐性が劣化する恐れがある。従って、ノボラック樹脂に対する熱分解剤の添加量は適切な範囲であることが望ましい。   Moreover, the thermal decomposition agent in this embodiment contains the thermal decomposition agent which reaction starts in the temperature range of the film formation temperature (100 degreeC in this embodiment) of a mask film | membrane to 200 degreeC. When the reaction initiation temperature of the thermal decomposition agent is lower than the film formation temperature, the decomposition of the novolac resin proceeds excessively during the heat treatment during film formation, which causes a problem that processing characteristics deteriorate. On the other hand, if the reaction start temperature exceeds 200 ° C., the film characteristics may be deteriorated due to the oxidation reaction of the novolak resin. Accordingly, the reaction start temperature of the thermal decomposition agent is desirably in the range of 200 ° C. from the film formation temperature. Further, if the amount of the thermal decomposition agent added is too small, the decomposition reaction hardly proceeds, so that the optical processing characteristics are not changed, and the film is peeled off. In addition, if the amount of the thermal decomposition agent added is too large, the decomposition reaction is promoted, so that chemical resistance at the time of wet etching after optical processing may be deteriorated. Therefore, it is desirable that the amount of the thermal decomposition agent added to the novolac resin is in an appropriate range.

加工すべき金属膜に対して光加工装置のフルエンスが十分得られない場合には、第1の実施形態のパターン形成方法では所望のパターンを形成することが容易ではない。しかし、本実施形態で説明したパターン形成方法によれば、Al膜の加工に加工光のフルエンスが関係ないので、所望のパターンを形成することができる。   If a sufficient fluence of the optical processing apparatus cannot be obtained for the metal film to be processed, it is not easy to form a desired pattern by the pattern forming method of the first embodiment. However, according to the pattern forming method described in the present embodiment, since the fluence of processing light is not related to the processing of the Al film, a desired pattern can be formed.

また、本実施形態ではマスク膜の改質処理をホットプレートによる加熱によって行ったが、加熱方法はこれに限らず、被処理基板に赤外線を照射することで行ってもよく、被処理基板を加熱できるものであれば何を用いても構わない。   In the present embodiment, the mask film is reformed by heating with a hot plate. However, the heating method is not limited to this, and the substrate to be processed may be irradiated with infrared rays, and the substrate to be processed is heated. Anything can be used as long as it is possible.

また、マスク膜の改質処理は加熱処理に限るものではない。この他にもマスク膜に含有させる触媒がエネルギー線を照射することで活性化し、マスク膜を分解させる働きを有する光触媒を用いても良い。また、光触媒を活性化させるエネルギー源は紫外線、遠紫外線、深紫外線、電子線等の光を照射することで触媒が活性化し、マスク膜を分解反応が生じさせることができるものであれば何を用いても良い。   Further, the mask film modification treatment is not limited to the heat treatment. In addition to this, a photocatalyst having a function of decomposing the mask film may be used by activating the catalyst contained in the mask film by irradiating energy rays. In addition, any energy source that activates the photocatalyst can be activated by irradiating light such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, deep ultraviolet rays, electron beams, etc., and the catalyst film can be decomposed to cause a decomposition reaction of the mask film. It may be used.

本実施形態では大気中で光加工を行ったが、流水中で行っても良い。   In the present embodiment, optical processing is performed in the air, but it may be performed in running water.

また、本実施形態ではマスク膜の光加工後に行う金属膜のエッチング方法としては、ウェットエッチングにて行ったが、エッチング方法はこれに限らずドライエッチングや異方性エッチングでも構わず、被加工膜の特性によって適宜最適な方法を選択すれば良い。   In this embodiment, the etching method of the metal film performed after the optical processing of the mask film is performed by wet etching. However, the etching method is not limited to this, and dry etching or anisotropic etching may be used. An optimum method may be selected as appropriate depending on the characteristics of the above.

また本実施形態では被加工膜が金属膜の場合について述べたが、適用例はこれに限らず、被加工膜は金属酸化膜、反射防止膜、金属膜、シリコン窒化膜、またはシリコン炭化膜、シリコン酸化膜、多結晶Si等何に用いても構わない
また、本実施形態では、光加工後にはI線レジスト膜を形成し、パターニングしているが、パターニングに用いるレジスト膜はこれに限らず、KrFレジスト、ArFレジスト、EBレジスト等何を用いても構わない。
In the present embodiment, the case where the film to be processed is a metal film has been described. However, the application example is not limited thereto, and the film to be processed is a metal oxide film, an antireflection film, a metal film, a silicon nitride film, or a silicon carbide film, In this embodiment, an I-line resist film is formed and patterned after optical processing. However, the resist film used for patterning is not limited to this. Any of KrF resist, ArF resist, EB resist, etc. may be used.

また、本実施形態では、光加工時には光の照射領域を加工領域と同じ大きさにして加工を行ったが、第1の実施形態でも述べたように光の照射形状を短冊形状又はドット形状にし、加工光を基板に対して相対的に走査することで加工を行ってもよい。   In this embodiment, the light irradiation area is processed to the same size as the processing area at the time of light processing. However, as described in the first embodiment, the light irradiation shape is changed to a strip shape or a dot shape. The processing may be performed by scanning the processing light relative to the substrate.

(第3の実施形態)
図8は、本発明の第3の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図である。なお、図8において、アライメントマークが形成されている領域のみを示す。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 8, only the region where the alignment mark is formed is shown.

図8(a)に示すように、半導体基板101を回転させつつ、SiO2 膜203上に溶剤及び反射防止材を含む反射防止膜形成用薬液206をノズル205から供給し、液状の液膜204を形成する。なお、符号106はシリコン基板に埋め込み形成されたアライメントマーク、符号201はシリコン窒化膜である。 As shown in FIG. 8A, while the semiconductor substrate 101 is rotated, a chemical liquid 206 for forming an antireflection film containing a solvent and an antireflection material is supplied from a nozzle 205 onto the SiO 2 film 203, and the liquid film 204 is liquid. Form. Reference numeral 106 denotes an alignment mark embedded in a silicon substrate, and reference numeral 201 denotes a silicon nitride film.

次に、図8(b)に示すように、半導体基板101を回転させ、スピンドライ処理により、液膜204から溶剤の一部が除去された反射防止膜207を得る。スピンドライ処理以外にも、液膜が形成された基板を減圧下に載置して、液膜から一部の溶剤を除去しても良い。   Next, as shown in FIG. 8B, the semiconductor substrate 101 is rotated, and an antireflection film 207 from which a part of the solvent is removed from the liquid film 204 is obtained by a spin dry process. In addition to the spin dry process, a substrate on which a liquid film is formed may be placed under reduced pressure to remove a part of the solvent from the liquid film.

次に、図8(c)に示すように、大気中にて、加工領域(縦100μm×横200μm)に対して加工光208を5回照射することで反射防止膜207に開口を形成する。開口が形成されるのはアライメントマークの上方である。光加工後にSEM観察を行った結果、反射防止膜の加工領域周辺でパーティクルが残留しない、良好な加工ができたことを確認された。加工光208は、Q−switch YAGレーザーの第3高調波(波長355nm)であり、加工光208のフルエンスが0.4J/cm2・pulseである。 Next, as shown in FIG. 8C, an opening is formed in the antireflection film 207 by irradiating the processing region 208 (length 100 μm × width 200 μm) five times with the processing light 208 in the atmosphere. The opening is formed above the alignment mark. As a result of SEM observation after optical processing, it was confirmed that good processing was possible without particles remaining around the processing region of the antireflection film. The processing light 208 is the third harmonic (wavelength 355 nm) of a Q-switch YAG laser, and the fluence of the processing light 208 is 0.4 J / cm 2 · pulse.

次に、図8(d)に示すように、ホットプレート210上に半導体基板101を載置し、所望の反射防止特性を得るため、300℃、120秒の条件で加熱処理(本加熱処理)を行い、溶剤がほぼ完全に除去された反射防止膜209を得る。   Next, as shown in FIG. 8D, the semiconductor substrate 101 is placed on the hot plate 210 and heat treatment (main heat treatment) is performed at 300 ° C. for 120 seconds in order to obtain desired antireflection properties. To obtain an antireflection film 209 from which the solvent is almost completely removed.

上記の処理後、反射防止膜上に膜厚200nmのArF光(波長193nm)用化学増幅型ポジレジスト形成した。次いで、該基板をArFエキシマレーザーが光源である露光装置に搬送し、露光用レチクルを介して、アライメント光(参照光)を照射してアライメントマーク106の位置を認識する。アライメントマーク106の位置に応じて、ゲート加工用パターンを転写する。該基板を熱処理後に現像を行い、ゲート加工用パターンを形成する。このように作成したレジストパターンをマスクに加工して作成したデバイスはレーザー加工時にパーティクルが発生せず、所定のゲート寸法に形成することができるため、その後の工程を経て作製されたデバイスの特性に影響を与えることなく半導体デバイスを製造することができた。   After the above treatment, a chemically amplified positive resist for ArF light (wavelength 193 nm) having a thickness of 200 nm was formed on the antireflection film. Next, the substrate is transported to an exposure apparatus in which an ArF excimer laser is a light source, and alignment light (reference light) is irradiated through an exposure reticle to recognize the position of the alignment mark 106. The gate processing pattern is transferred according to the position of the alignment mark 106. The substrate is developed after the heat treatment to form a gate processing pattern. The device created by processing the resist pattern created in this way into a mask does not generate particles during laser processing and can be formed to a predetermined gate size, so the characteristics of the device produced through the subsequent steps The semiconductor device could be manufactured without any influence.

本実施形態では、溶剤を完全に除去するための加熱処理を行う前に光加工を行うことを特徴とする。加熱処理前に光加工を行うことで反射防止膜は速やかに気化し、パーティクルのない加工を行うことができる。一方、従来方法、即ち300℃の高温で加熱処理後に光加工を行うと、反射防止膜は気化しにくいため、パーティクルが生じる。特に、反射防止膜の中には加熱処理によって架橋反応することで、反射防止特性が得られるものもある。反射防止膜が架橋するものの場合、光加工時にはより気化しにくくなるため、パーティクルがより多数発生する。   The present embodiment is characterized in that optical processing is performed before heat treatment for completely removing the solvent. By performing optical processing before the heat treatment, the antireflection film can be quickly vaporized and processing without particles can be performed. On the other hand, when optical processing is performed after the heat treatment at a high temperature of 300 ° C., particles are generated because the antireflection film is hard to vaporize. In particular, some antireflection films can obtain antireflection properties by a crosslinking reaction by heat treatment. In the case where the antireflection film is cross-linked, it is more difficult to evaporate at the time of optical processing, so that more particles are generated.

本実施形態では、加工光としてQ−switch YAGレーザーの第3高調波を用いているが、加工光はこれに限らずQ−switch YAGレーザーの第4高調波(波長266nm)やKrFエキシマレーザー等のパルスレーザー、及びランプ光でも良い。また、本実施形態において、光加工は上述した条件に限らず、加工領域内に残渣が生じない、または反射防止膜の下層膜に損傷を与えずに加工できるフルエンスや照射回数であれば良い。また、本実施形態では大気下で光加工を行ったが加工領域上に液流又は気流が形成された状態で行ってもよい。   In the present embodiment, the third harmonic of the Q-switch YAG laser is used as the processing light. However, the processing light is not limited to this, and the fourth harmonic (wavelength 266 nm) of the Q-switch YAG laser, a KrF excimer laser, or the like. The pulse laser and lamp light may be used. In the present embodiment, the optical processing is not limited to the above-described conditions, and any fluence or number of irradiations that can be processed without causing a residue in the processing region or damaging the lower layer film of the antireflection film may be used. Moreover, in this embodiment, although optical processing was performed in air | atmosphere, you may carry out in the state in which the liquid flow or the airflow was formed on the process area | region.

また、本実施形態では、光加工時には光の照射領域を加工領域と同じ大きさにして加工を行ったが、第1の実施形態でも述べたように光の照射領域をスリット状に絞り、基板と光を相対的に走査することで加工を行ってもよい。   In the present embodiment, the light irradiation region is processed with the same size as the processing region at the time of the optical processing. However, as described in the first embodiment, the light irradiation region is narrowed down into a slit shape to form a substrate. Processing may be performed by relatively scanning light.

また、本実施形態では被加工膜が反射防止膜の場合について述べたが、被加工膜はこれに限らず、レジスト膜、酸化ケイ素膜、ポリイミド膜等の塗布膜であれば何に用いても構わない。   In this embodiment, the case where the film to be processed is an antireflection film has been described. However, the film to be processed is not limited to this, and any film can be used as long as it is a coating film such as a resist film, a silicon oxide film, or a polyimide film. I do not care.

(第4の実施形態)
図9は、本発明の第4の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。図9において、図1と同一な部位には同一符号を付し、その説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. 9, parts that are the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.

先ず、図9(a)に示すように回転塗布法にて溶剤を含む反射防止膜形成用薬液206を供給し、液膜204を形成する。その後、スピンドライ処理を行い被処理基板上に液膜から一部の溶剤が除去された反射防止膜を形成する。スピンドライ処理以外にも、液膜が形成された基板を減圧下に載置して、液膜から一部の溶剤を除去しても良い。   First, as shown in FIG. 9A, a chemical liquid 206 for forming an antireflection film containing a solvent is supplied by a spin coating method to form a liquid film 204. Thereafter, a spin dry process is performed to form an antireflection film from which a part of the solvent has been removed from the liquid film on the substrate to be processed. In addition to the spin dry process, a substrate on which a liquid film is formed may be placed under reduced pressure to remove a part of the solvent from the liquid film.

次に、図9(b)に示すように、ホットプレート210上に半導体基板101を載置し、150℃、60秒の条件でプレ加熱処理を行い、膜中に含まれる溶剤の一部が除去された反射防止膜217を得る。本実施形態に用いた反射防止膜がリソグラフィー工程に必要な反射防止特性を得る為には、通常300℃にて加熱処理を行う。しかし、この段階での基板の加熱処理はそれよりも低い温度で行うことを特徴とする。   Next, as shown in FIG. 9B, the semiconductor substrate 101 is placed on a hot plate 210 and pre-heated at 150 ° C. for 60 seconds, and a part of the solvent contained in the film is removed. The removed antireflection film 217 is obtained. In order for the antireflection film used in this embodiment to obtain antireflection characteristics necessary for the lithography process, heat treatment is usually performed at 300 ° C. However, the heat treatment of the substrate at this stage is performed at a temperature lower than that.

次に、図9(c)に示すように、大気中にて、加工領域(縦100μm×横200μm)に対して加工光208を5回照射することで反射防止膜207に開口を形成する。開口が形成されるのはアライメントマークの上方である。光加工後にSEM観察を行った結果、反射防止膜の加工領域周辺でパーティクルが残留しない、良好な加工ができたことを確認された。加工光208は、Q−switch YAGレーザーの第3高調波(波長355nm)であり、加工光208のフルエンスが0.4J/cm2・pulseである。 Next, as shown in FIG. 9C, an opening is formed in the antireflection film 207 by irradiating the processing region 208 (vertical 100 μm × horizontal 200 μm) with the processing light 208 five times in the atmosphere. The opening is formed above the alignment mark. As a result of SEM observation after optical processing, it was confirmed that good processing was possible without particles remaining around the processing region of the antireflection film. The processing light 208 is the third harmonic (wavelength 355 nm) of a Q-switch YAG laser, and the fluence of the processing light 208 is 0.4 J / cm 2 · pulse.

次に、図9(d)に示すように、ホットプレート210上に半導体基板101を載置し、350℃、120秒の条件で本加熱処理を行い、膜中の溶剤がほぼ除去され、架橋反応が生じた反射防止膜218を得る。   Next, as shown in FIG. 9D, the semiconductor substrate 101 is placed on the hot plate 210, and the main heat treatment is performed under the conditions of 350 ° C. and 120 seconds, so that the solvent in the film is almost removed and the crosslinking is performed. An antireflection film 218 in which a reaction has occurred is obtained.

上記の処理後、反射防止膜上に膜厚200nmのArF光(波長193nm)用化学増幅型ポジレジスト形成した。次いで、該基板をArFエキシマレーザーが光源である露光装置に搬送し、露光用レチクルを介して、アライメント光(参照光)をアライメントマーク106に照射して、アライメントマーク106の位置を得る。アライメントマーク106の位置に応じて、ゲート加工用パターンを転写する。該基板を熱処理後に現像を行い、ゲート加工用パターンを形成する。このように作成したレジストパターンをマスクに加工して作成したデバイスはレーザー加工時にパーティクルが発生せず、所定のゲート寸法に形成することができるため、その後の工程を経て作製されたデバイスの特性に影響を与えることなく半導体デバイスを製造することができる。   After the above treatment, a chemically amplified positive resist for ArF light (wavelength 193 nm) having a thickness of 200 nm was formed on the antireflection film. Next, the substrate is transported to an exposure apparatus in which an ArF excimer laser is a light source, and alignment light (reference light) is irradiated onto the alignment mark 106 via an exposure reticle to obtain the position of the alignment mark 106. The gate processing pattern is transferred according to the position of the alignment mark 106. The substrate is developed after the heat treatment to form a gate processing pattern. The device created by processing the resist pattern created in this way into a mask does not generate particles during laser processing and can be formed to a predetermined gate size, so the characteristics of the device produced through the subsequent steps A semiconductor device can be manufactured without affecting the semiconductor device.

第3の実施形態では、スピンドライ処理を用いて駅膜中の溶剤の一部を除去していた。しかし、被加工膜の中には回転塗布法にて膜を形成した段膜では膜中に溶剤を多量に含んでいるため、その状態で光加工を行うと膜剥がれ等が生じる恐れがある。本実施形態では、スピンドライ処理により、プリ加熱処理により溶剤を更に除去しているので、膜剥がれを生じることなく、パーティクルが生じない。   In the third embodiment, a part of the solvent in the station film is removed using the spin dry process. However, the step film formed by the spin coating method includes a large amount of solvent in the film to be processed, and therefore, if the optical processing is performed in this state, the film may be peeled off. In this embodiment, since the solvent is further removed by the pre-heating process by the spin dry process, no film is peeled off and no particles are generated.

本実施形態では、反射防止膜を得るためのプレ加熱処理の加熱温度条件は150℃である。第3の実施形態でも述べたように、光加工前の加熱温度が高すぎると、光加工時には反射防止膜は気化しにくくなり、パーティクルが生じる。特に、被加工膜が加熱処理によって架橋反応を生じるものの場合はより顕著になるため、このような被加工膜の光加工を行う際は、光加工前での基板の加熱温度は反射防止膜の架橋温度未満であることが望ましい。   In this embodiment, the heating temperature condition of the preheating treatment for obtaining the antireflection film is 150 ° C. As described in the third embodiment, when the heating temperature before the optical processing is too high, the antireflection film is hardly vaporized during the optical processing, and particles are generated. In particular, since the film to be processed causes a cross-linking reaction by heat treatment, it becomes more prominent. Therefore, when performing optical processing of such a film to be processed, the heating temperature of the substrate before the optical processing is the antireflection film. It is desirable that the temperature be lower than the crosslinking temperature.

また、逆に加熱温度が低すぎると、材料によっては膜中に溶剤が多量に残るため、膜強度が劣化する。そのため、光加工時に膜剥がれ等が生じる恐れがある。従って、光加工前の段階での基板の加熱温度は反射防止膜の架橋温度未満、且つ加工形状に影響を及ぼさない程度の範囲であることが必要である。   On the other hand, if the heating temperature is too low, depending on the material, a large amount of solvent remains in the film, so that the film strength deteriorates. For this reason, film peeling or the like may occur during optical processing. Therefore, it is necessary that the heating temperature of the substrate before the optical processing is less than the crosslinking temperature of the antireflection film and is in a range that does not affect the processed shape.

本実施形態では、光加工用の光源としてQ−switch YAGレーザーの第3高調波を用いているが、光源はこれに限らずQ−switch YAGレーザーの第4高調波(波長266nm)やKrFエキシマレーザー等のパルスレーザー、及びランプ光でも良い。また、本実施形態ではレーザー加工は0.4J/cm2・pulseで5回照射することで行っているが、加工条件はこれに限らず、加工領域内に残渣が生じない、または反射防止膜の下層に形成されている層間絶縁膜に損傷を与えずに加工できるフルエンスや照射回数であれば良い。また、本実施形態では大気下で光加工を行ったが流水下で行ってもよい。 In the present embodiment, the third harmonic of the Q-switch YAG laser is used as the light source for optical processing. A pulsed laser such as a laser and lamp light may be used. In this embodiment, laser processing is performed by irradiating 5 times at 0.4 J / cm 2 · pulse. However, the processing conditions are not limited to this, and no residue is generated in the processing region, or an antireflection film. Any fluence or number of irradiations that can be processed without damaging the interlayer insulating film formed in the lower layer may be used. Further, in this embodiment, the optical processing is performed under the atmosphere, but it may be performed under running water.

また、本実施形態では、光加工時には光の照射領域を加工領域と同じ大きさにして加工を行ったが、第1の実施形態でも述べたように光の照射領域をスリット状に絞り、基板と光を相対的に走査することで加工を行ってもよい。   In the present embodiment, the light irradiation region is processed with the same size as the processing region at the time of the optical processing. However, as described in the first embodiment, the light irradiation region is narrowed down into a slit shape to form a substrate. Processing may be performed by relatively scanning light.

また、本実施形態では被加工膜が反射防止膜である場合について述べたが、被加工膜はこれに限らず、レジスト膜、酸化ケイ素膜、ポリイミド膜等の塗布膜であれば何に用いても構わない。   In the present embodiment, the case where the film to be processed is an antireflection film has been described. However, the film to be processed is not limited to this, and any film can be used as long as it is a coating film such as a resist film, a silicon oxide film, or a polyimide film. It doesn't matter.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、各実施形態では、半導体装置の製造工程に適用した例を示したが、他の用途にも用いることができる。
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in each embodiment, although the example applied to the manufacturing process of a semiconductor device was shown, it can be used for other purposes.
In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.

第1の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる保護膜の除去処理を示す図。The figure which shows the removal process of the protective film concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる半導体装置の製造工程の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the manufacturing process of the semiconductor device concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる半導体装置の製造工程の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the manufacturing process of the semiconductor device concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる半導体装置の製造工程の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the manufacturing process of the semiconductor device concerning 1st Embodiment. 第2の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device concerning 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101…半導体基板
102…層間絶縁膜
105…ヴィアプラグ
106…アライメントマーク
107…Al膜
109…保護膜
110…加工光
112…レジスト膜
113…アライメント光(参照光)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Semiconductor substrate 102 ... Interlayer insulating film 105 ... Via plug 106 ... Alignment mark 107 ... Al film 109 ... Protective film 110 ... Processing light 112 ... Resist film 113 ... Alignment light (reference light)

Claims (13)

基板上に溶剤を含む塗布膜形成用薬液を供給して前記基板主面に液膜を形成する工程と、
液膜中に含まれる溶剤の一部を除去することにより被加工膜を形成する工程と、
前記被加工膜の加工領域に加工光を選択照射して、前記被加工膜を選択除去する工程と、
前記加工光照射後に、被加工膜中に含まれる溶剤をほぼ完全に除去する本加熱処理を行う工程と、
を含むことを特徴とする加工方法。
Supplying a coating film forming chemical solution containing a solvent on the substrate to form a liquid film on the substrate main surface;
Forming a film to be processed by removing a part of the solvent contained in the liquid film;
Selectively irradiating the processing region of the processing film with processing light to selectively remove the processing film;
A step of performing a main heat treatment for almost completely removing the solvent contained in the film to be processed after the processing light irradiation;
The processing method characterized by including.
液膜中に含まれる溶剤の一部の除去は、スピンドライ処理、減圧処理、及びプリ加熱処理を含むグループから一つ以上選択された処理を組み合わせることを特徴とする請求項1記載の加工方法。   2. The processing method according to claim 1, wherein part of the solvent contained in the liquid film is removed by combining at least one process selected from the group including a spin dry process, a reduced pressure process, and a preheating process. . 前記プリ加熱処理の処理温度は、前記本加熱処理の処理温度以下であることを特徴とする請求項2に記載の加工方法。   The processing method according to claim 2, wherein a processing temperature of the preheating treatment is equal to or lower than a processing temperature of the main heat treatment. 前記加工光の照射は、前記加工領域上に気流又は液流が形成された状態で行うことを特徴とする請求項1記載の加工方法。   The processing method according to claim 1, wherein the irradiation of the processing light is performed in a state where an air flow or a liquid flow is formed on the processing region. 前記基板は、前記加工領域に形成されたアライメントマーク、または位置ずれ計測マークを具備することを特徴とする請求項1記載の加工方法。   The processing method according to claim 1, wherein the substrate includes an alignment mark or a displacement measurement mark formed in the processing region. 前記被加工膜は、反射防止膜、金属膜、金属酸化膜、シリコン窒化膜、またはシリコン炭化膜、シリコン酸化膜、多結晶Siの何れかであることを特徴とする請求項1記載の加工方法。   2. The processing method according to claim 1, wherein the film to be processed is any one of an antireflection film, a metal film, a metal oxide film, a silicon nitride film, a silicon carbide film, a silicon oxide film, and polycrystalline Si. . 前記加工光はレーザー光、ランプ光である事を特徴とする請求項1記載の加工方法。   The processing method according to claim 1, wherein the processing light is laser light or lamp light. 前記加工光の前記基板上での照射形状は前記加工領域よりも小さく、前記加工光を前記基板に対して走査させることを特徴とする請求項1記載の加工方法。   The processing method according to claim 1, wherein an irradiation shape of the processing light on the substrate is smaller than the processing region, and the processing light is scanned with respect to the substrate. 前記加工光の照射形状は、前記加工光の走査方向の幅が前記加工領域の前記走査方向の幅より短い四角形であることを特徴とする請求項8に記載の加工方法。   The processing method according to claim 8, wherein the irradiation shape of the processing light is a quadrangle whose width in the scanning direction of the processing light is shorter than the width of the processing region in the scanning direction. 前記加工光が、前記走査方向に沿って等間隔に複数照射されていることを特徴とする請求項8に記載の加工方法。   The processing method according to claim 8, wherein a plurality of the processing lights are irradiated at equal intervals along the scanning direction. 半導体基板と位置合わせマークとを具備する被処理基板上に溶剤を含む塗布膜形成用薬液を供給して該基板主面に液膜を形成する工程と、
液膜中に含まれる溶剤の一部を除去することにより被加工膜を形成する工程と、
前記位置合わせマークを含む領域の前記被加工膜に加工光を選択照射して、前記被加工膜を選択除去する工程と、
前記加工光照射後に、被加工膜中に含まれる溶剤をほぼ完全に除去する本加熱処理を行う工程と、
前記被加工膜上に感光性膜を形成する工程と、
前記位置合わせマークに参照光を照射して該マークの位置を認識する工程と、
認識された位置合わせマークの位置情報に基づいて前記感光性膜の所定の位置にエネルギー線を照射して該感光性膜に潜像を形成する工程と、
前記潜像が形成された感光性膜を現像する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Supplying a coating film forming chemical solution containing a solvent on a substrate to be processed having a semiconductor substrate and an alignment mark to form a liquid film on the main surface of the substrate;
Forming a film to be processed by removing a part of the solvent contained in the liquid film;
Selectively irradiating the processing film in the region including the alignment mark with processing light to selectively remove the processing film;
A step of performing a main heat treatment for almost completely removing the solvent contained in the film to be processed after the processing light irradiation;
Forming a photosensitive film on the film to be processed;
Irradiating the alignment mark with reference light to recognize the position of the mark;
Irradiating a predetermined position of the photosensitive film with energy rays based on the recognized position information of the alignment mark to form a latent image on the photosensitive film;
Developing the photosensitive film on which the latent image is formed;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
液膜中に含まれる溶剤の一部の除去は、スピンドライ処理、減圧処理、及びプリ加熱処理を含むグループから一つ以上選択された処理を組み合わせることを特徴とする請求項11記載の半導体装置の製造方法。   12. The semiconductor device according to claim 11, wherein part of the solvent contained in the liquid film is removed by combining at least one process selected from the group including a spin dry process, a reduced pressure process, and a preheating process. Manufacturing method. 前記プリ加熱処理の処理温度は、前記本加熱処理の処理温度以下であることを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein a processing temperature of the preheating treatment is equal to or lower than a processing temperature of the main heat treatment.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014519203A (en) * 2011-05-23 2014-08-07 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Manufacturing equipment for manufacturing layered structures
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