JP2004022857A - Apparatus and method for processing substrate and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板に代表される基板の処理装置、処理方法、及び当該処理方法を適用した半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年では、半導体装置の高集積化が益々進行し、製造プロセスにおける微細加工もより精緻なものになってきている。それに伴い、電極や配線等の各種パターンや半導体基板の欠陥を低減することが強く望まれている。半導体装置の各種パターンは、リソグラフィー技術により形成されたレジストパターンをマスクとしてこの形状に倣って形成されるものであるため、各種パターンの欠陥を防止するには当該レジストパターンの欠陥発生を抑止することが必要である。
【0003】
このレジストパターンの欠陥は、レジストを塗布する前における基板の表面状態に依存して発生するものであり、これを抑止するには、レジストと反応する物質が基板上に残存しない状態を実現することを要する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来、リソグラフィー時において、レジストと基板との現像液中での密着性向上を図るため、基板の疎水化処理が行われている。しかしながらこの場合、この疎水化処理後の基板上の残留物とレジストとの化学反応によって生じる変質により、レジストパターンの欠陥を惹起するという問題がある。
【0005】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、疎水化処理時における不要な分解物の発生を防止し、レジストパターン欠陥を抑止して、リソグラフィーに基づく各種パターンの欠陥発生を確実に抑止する基板処理方法、当該方法を実現するための基板処理装置、及び当該方法を適用した高信頼性で歩留りの高い半導体装置を製造する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【0007】
本発明の基板処理装置は、非処理対象となる基板が設置されるチャンバーと、液状の疎水化処理剤を貯蔵する貯蔵手段と、前記貯蔵手段内の前記疎水化処理剤に気化用ガスを導入し、前記疎水化処理剤を気化させる気化手段と、前記気化手段と前記貯蔵手段との間に配設され、前記気化手段から送出された前記気化用ガスから水分を除去する水分除去手段と、気化した前記疎水化処理剤を前記チャンバー内に設置された前記基板に送出する送出手段とを含む。
【0008】
本発明の基板処理方法は、気化用ガスから水分を除去する工程と、水分の除去された前記気化用ガスを貯蔵された液状の疎水化処理剤に導入し、前記疎水化処理剤を気化する工程と、気化した前記疎水化処理剤を非処理対象となる基板に送出し、前記基板表面を疎水化する工程とを含む。
【0009】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に所望の薄膜を形成する工程と、前記半導体基板の表面を疎水化処理する工程と、前記薄膜上にレジストを塗布し、前記レジストを加工してレジストパターンを形成した後、前記レジストパターンをマスクとして前記薄膜をエッチングする工程とを含み、前記疎水化処理工程は、気化用ガスから水分を除去する工程と、水分の除去された前記気化用ガスを貯蔵された液状の疎水化処理剤に導入し、前記疎水化処理剤を気化する工程と、気化した前記疎水化処理剤を非処理対象となる基板に送出し、前記半導体基板の表面を疎水化する工程とを含む。
【0010】
【発明の実施の形態】
−本発明の基本骨子−
初めに、本発明の基本骨子となる作用原理について説明する。
本発明では、洗浄処理により水酸基に終端された半導体基板の表面を疎水化することを前提とする。ここでは、基板にレジストを塗布する前に、基板表面に疎水化処理、具体的にはヘキサメチルジシラザンを用いて基板表面の水酸基をトリメチルシリル基に置換する。このヘキサメチルシシラザンによる基板表面の水酸基のトリメチルシリル基への置換反応により、基板表面の表面エネルギーが低下し、その結果、レジストの現像液中での密着性が向上する。
【0011】
しかしながらこの場合、基板上にレジストを塗布した際に、基板の疎水化処理に用いたヘキサメチルジシラザンの分解物とレジストとが化学反応し、これに起因してレジストパターンに欠陥が生じる。この欠陥は、アモルファスシリコン膜上でのレジストパターン形成後に顕著に確認される。
【0012】
通常、基板表面の疎水化処理は、疎水化処理剤を貯蔵する貯蔵手段であるバブリングタンク内にあるヘキサメチルジシラザンを気化させるために窒素ガスを用いてバブリングし、この気化したヘキサメチルジシラザンを含む窒素ガスを、基板が保持されている密閉チャンバーに導入し、基板をヘキサメチルジシラザン雰囲気に晒すことで基板の疎水化処理を行う。
【0013】
本発明者は、上述したレジストパターン欠陥の生じる主原因が、気化用ガスである窒素ガスに存在する微量の水分がヘキサメチルジシラザンと化学反応してヘキサメチルジシラザンの分解物であるトリメチルシラノールが生成し、このトリメチルシラノールが疎水化処理後の基板に残留することにあると考察した。
【0014】
このトリメチルシラノールは、疎水化処理後に200℃以上の加熱を行っても基板上に残留することが確認されており、基板に残留したトリメチルシラノールとレジストとが反応して現像液に難溶となり、本来ではレジストが残らない部分にレジストが残ってしまい、残渣を伴うレジストパターン欠陥が生じる。
【0015】
本発明では、疎水化処理後の基板表面にヘキサメチルジシラザンの分解物が残存しないように、バブリングタンクに気化用ガスを導入する直前で、当該気化用ガス中の水分を除去する。これにより、ヘキサメチルジシラザンの分解物トリメチルシラノールを生成することなく疎水化処理を実行することができ、トリメチルシラノールに起因するレジストパターン欠陥の発生を防止することが可能となる。
【0016】
−本発明を適用した具体的な実施形態−
上述した本発明の基本骨子を踏まえ、具体的な実施形態について説明する。
ここでは主に、半導体装置、例えばMOSトランジスタを製造するにあたり、ゲート絶縁膜となる熱酸化膜及びその上にゲート電極となるアモルファスシリコン膜の形成後における基板処理について述べる。
【0017】
図1は、本実施形態における基板処理を行うための基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
この基板処理装置は、非処理対象となるシリコン半導体基板11を設置するホットプレート12を有する密閉チャンバー1と、液状の疎水化処理剤であるヘキサメチルジシラザンを貯蔵するバブリングタンクであるHMDSバブラー2と、HMDSバブラー2内のヘキサメチルジシラザンに気化用ガスである窒素ガスを導入し、ヘキサメチルジシラザンを気化させる気化手段である気化用ガス導入部3と、気化ガス導入部3とHMDSバブラー2との間に配設され、気化ガス導入部3から送出された窒素ガス中から水分を除去するシリカゲルを封入した水分除去手段であるシリカゲル管4と、電磁弁13を有し、電磁弁13の開閉制御により気化したヘキサメチルジシラザンを密閉チャンバー1内に設置された半導体基板11の表面に送出する疎水化処理剤送出部5とを備えて構成されている。
【0018】
本実施形態では、上記構成の基板処理装置を用い、MOSトランジスタの製造工程における図2(a)に示すような状態で基板処理を行う。ここでは、素子分離領域にLOCOS法によりフィールド酸化膜21を形成して活性領域を画定した後、ゲート絶縁膜となる熱酸化膜31及びその上にゲート電極となるアモルファスシリコン膜32の形成されてなる半導体基板11を被処理対象として、疎水化処理を実行する。
【0019】
具体的には、気化ガス導入部3から送出された窒素ガスをシリカゲル管4に通して水分を除去し、この水分除去された窒素ガスを用いてHMDSバブラー2内のヘキサメチルジシラザンを気化させ、この気化したヘキサメチルジシラザンを、密閉チャンバー1内でホットプレート12により110℃に加熱保持された半導体基板11の表面に20秒間吹き付ける。
【0020】
続いて、図2(b)に示すように、製品名PF1−34(住友化学工業(株)製)であるフォトレジストをアモルファスシリコン膜32の表面に膜厚1.18μm程度に塗布し、露光及び現像を行うことにより、レジストパターン33を形成する。
【0021】
実際に、上述のようにレジストパターン33を形成したところ、残渣を伴うレジストパターン欠陥は確認されなかった。
【0022】
これに対して、図3のように、図1の装置構成から水分除去手段であるシリカゲル管4を除いて構成した基板処理装置を用い、水分除去を行っていない窒素ガスにより上記と同様に、アモルファスシリコン膜の形成された半導体基板の表面に疎水化処理を施したところ、本来ではレジストが残らない部分に残渣が生じるレジストパターン欠陥が多数観察された。
【0023】
続いて、図2(c)に示すように、レジストパターン33をマスクとしてアモルファスシリコン膜32及び熱酸化膜31をドライエッチングし、レジストパターン33の形状に倣ったゲート絶縁膜22及びゲート電極23をパターン形成する。
【0024】
しかる後、灰化処理等によりレジストパターン33を除去する。そして、ゲート電極23をマスクとしたイオン注入によるソース/ドレイン24、ゲート電極23を覆う層間絶縁膜25、層間絶縁膜25上に形成されソース/ドレイン24とコンタクト孔26を介して導通する配線層27等を形成し、図2(d)に示すようなMOSトランジスタを完成させる。
【0025】
以上説明したように、本実施形態によれば、疎水化処理時における不要な分解物の発生を防止し、レジストパターン欠陥を抑止して、ゲート絶縁膜22及びゲート電極23に代表されるフォトリソグラフィーに基づく各種パターンの欠陥発生が確実に防止される。これにより、高信頼性で歩留りの高いMOSトランジスタの実現が可能となる。
【0026】
−本実施形態の諸変形例−
ここで、本実施形態の諸変形例について説明する。これら変形例では、本実施形態と同様にMOSトランジスタの製造方法を例示するが、疎水化処理に用いる基板処理装置の構成が一部異なる点で相違する。従って便宜上、これら変形例では、主に基板処理装置の構成及び疎水化処理について述べる。なお、上述した実施形態と同様の製造工程及び構成部材等については同符号を記して説明を省略する。
【0027】
[変形例1]
本例で用いる基板処理装置は、図4に示すように、気化ガス導入部3とHMDSバブラー2との間に、図1のシリカゲル管4の替わりに、気化用ガスである窒素ガス中の水分を冷凍して除去する冷凍器41が設けられて構成されている。
【0028】
ここでは、アモルファスシリコン膜32の形成された半導体基板11の表面を疎水化処理するに際して、気化ガス導入部3から送出された窒素ガスを冷凍器41に通して水分を除去し、この水分除去された窒素ガスを用いてHMDSバブラー2内のヘキサメチルジシラザンを気化させ、この気化したヘキサメチルジシラザンを、密閉チャンバー1内でホットプレート12により110℃に加熱保持された半導体基板11の表面に20秒間吹き付ける。
【0029】
この場合、ヘキサメチルジシラザンの気化用ガスである窒素ガスの冷凍器41による除湿にあたっては、マイナス10℃以下であれば除湿効果が得られるが、マイナス20℃以下とすることが充分な除湿効果が得るうえでより好ましい。
【0030】
また、図5に示すように、冷凍器41を通した窒素ガスを常温に戻すために、必要に応じて、冷凍器41とHMDSバブラー2との間に熱交換器42を設置しても良い。
【0031】
続いて、図2(b)と同様に、製品名PF1−34(住友化学工業(株)製)であるフォトレジストをアモルファスシリコン膜32の表面に膜厚1.18μm程度に塗布し、露光及び現像を行うことにより、レジストパターン33を形成する。
【0032】
実際に、上述のようにレジストパターン33を形成したところ、残渣を伴うレジストパターン欠陥は確認されなかった。
【0033】
以上説明したように、変形例1によれば、疎水化処理時における不要な分解物の発生を防止し、レジストパターン欠陥を抑止して、ゲート絶縁膜22及びゲート電極23に代表されるフォトリソグラフィーに基づく各種パターンの欠陥発生が確実に防止される。これにより、高信頼性で歩留りの高いMOSトランジスタの実現が可能となる。
【0034】
[変形例2]
本例で用いる基板処理装置は、図6に示すように、気化ガス導入部3とHMDSバブラー2との間に、図1のシリカゲル管4の替わりに、水分子のみをふるい分けする機能を有し窒素ガス中から水分を除去するモレキュラーシーブ(molecular sieve)43が設けられて構成されている。
【0035】
ここでは、アモルファスシリコン膜32の形成された半導体基板11の表面を疎水化処理するに際して、気化ガス導入部3から送出された窒素ガスをモレキュラーシーブ43に通して水分を除去し、この水分除去された窒素ガスを用いてHMDSバブラー2内のヘキサメチルジシラザンを気化させ、この気化したヘキサメチルジシラザンを、密閉チャンバー1内でホットプレート12により110℃に加熱保持された半導体基板11の表面に20秒間吹き付ける。
【0036】
続いて、図2(b)と同様に、製品名PF1−34(住友化学工業(株)製)であるフォトレジストをアモルファスシリコン膜32の表面に膜厚1.18μm程度に塗布し、露光及び現像を行うことにより、レジストパターン33を形成する。
【0037】
実際に、上述のようにレジストパターン33を形成したところ、残渣を伴うレジストパターン欠陥は確認されなかった。
【0038】
以上説明したように、変形例1によれば、疎水化処理時における不要な分解物の発生を防止し、レジストパターン欠陥を抑止して、ゲート絶縁膜22及びゲート電極23に代表されるフォトリソグラフィーに基づく各種パターンの欠陥発生が確実に防止される。これにより、高信頼性で歩留りの高いMOSトランジスタの実現が可能となる。
【0039】
なお、上述した本実施形態及びその諸変形例では、疎水化処理剤であるヘキサメチルジシラザンの気化及び導入に用いる気化用ガスとして窒素ガスを用いたが、窒素に限定するものでは無く、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性ガスを用いても良い。
【0040】
また、フォトレジストとしてノボラック系ポジ型フォトレジストである製品名PF1−34(住友化学工業(株)製)を用いたが、その他のノボラック系ポジ型フォトレジストやKrFレジスト、ArFレジスト等を用いる場合でも、同様の優れた効果が得られる。
【0041】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0042】
(付記1)非処理対象となる基板が設置されるチャンバーと、
液状の疎水化処理剤を貯蔵する貯蔵手段と、
前記貯蔵手段内の前記疎水化処理剤に気化用ガスを導入し、前記疎水化処理剤を気化させる気化手段と、
前記気化手段と前記貯蔵手段との間に配設され、前記気化手段から送出された前記気化用ガスから水分を除去する水分除去手段と、
気化した前記疎水化処理剤を前記チャンバー内に設置された前記基板に送出する送出手段と
を含むことを特徴とする基板処理装置。
【0043】
(付記2)前記疎水化処理剤がヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする付記1に記載の基板処理装置。
【0044】
(付記3)前記水分除去手段が、シリカゲル、モレキュラーシーブ、及び冷凍器のうちのいずれか1種であることを特徴とする付記1又は2に記載の基板処理装置。
【0045】
(付記4)気化用ガスから水分を除去する工程と、
水分の除去された前記気化用ガスを貯蔵された液状の疎水化処理剤に導入し、前記疎水化処理剤を気化する工程と、
気化した前記疎水化処理剤を非処理対象となる基板に送出し、前記基板表面を疎水化する工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。
【0046】
(付記5)前記疎水化処理剤がヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする付記4に記載の基板処理方法。
【0047】
(付記6)前記気化用ガスから水分を除去するに際して、シリカゲル、モレキュラーシーブ、及び冷凍器のうちのいずれか1種を用いることを特徴とする付記4又は5に記載の基板処理方法。
【0048】
(付記7)半導体基板の表面に所望の薄膜を形成する工程と、
前記半導体基板の表面を疎水化処理する工程と、
前記薄膜上にレジストを塗布し、前記レジストを加工してレジストパターンを形成した後、前記レジストパターンをマスクとして前記薄膜をエッチングする工程と
を含み、
前記疎水化処理工程は、
気化用ガスから水分を除去する工程と、
水分の除去された前記気化用ガスを貯蔵された液状の疎水化処理剤に導入し、前記疎水化処理剤を気化する工程と、
気化した前記疎水化処理剤を非処理対象となる基板に送出し、前記半導体基板の表面を疎水化する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0049】
(付記8)前記疎水化処理剤がヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする付記7に記載の半導体装置の製造方法。
【0050】
(付記9)前記気化用ガスから水分を除去するに際して、シリカゲル、モレキュラーシーブ、及び冷凍器のうちのいずれか1種を用いることを特徴とする付記7又は8に記載の半導体装置の製造方法。
【0051】
【発明の効果】
本発明によれば、疎水化処理時における不要な分解物の発生を防止し、レジストパターン欠陥を抑止して、フォトリソグラフィーに基づく各種パターンの欠陥発生が確実に防止される。これにより、高信頼性で歩留りの高い半導体装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態における基板処理を行うための基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図2】本実施形態における半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図3】図1の装置構成から水分除去手段であるシリカゲル管4を除いて比較例として構成した基板処理装置を示す模式図である。
【図4】変形例1における基板処理を行うための基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図5】変形例1における基板処理を行うための他の基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図6】変形例2における基板処理を行うための基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1 密閉チャンバー
2 HMDSバブラー
3 気化用ガス導入部
4 シリカゲル管
5 疎水化処理剤送出部
11 シリコン半導体基板
12 ホットプレート
13 電磁弁
21 フィールド酸化膜
22 ゲート絶縁膜
23 ゲート電極
24 ソース/ドレイン
25 層間絶縁膜
26 コンタクト孔
27 配線層
31 熱酸化膜
32 アモルファスシリコン膜
33 レジストパターン
41 冷凍器
42 熱交換器
43 モレキュラーシーブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing apparatus and a processing method for a substrate represented by a semiconductor substrate, and a method for manufacturing a semiconductor device to which the processing method is applied.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high integration of semiconductor devices has been increasingly advanced, and fine processing in a manufacturing process has become more sophisticated. Accordingly, it has been strongly desired to reduce defects of various patterns such as electrodes and wirings and semiconductor substrates. Since various patterns of a semiconductor device are formed in accordance with this shape using a resist pattern formed by lithography as a mask, it is necessary to suppress the occurrence of defects in the resist pattern in order to prevent defects in the various patterns. is necessary.
[0003]
This defect in the resist pattern is generated depending on the surface condition of the substrate before applying the resist. To suppress this, it is necessary to realize a state in which a substance that reacts with the resist does not remain on the substrate. Cost.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art Conventionally, at the time of lithography, a hydrophobic treatment of a substrate is performed in order to improve adhesion between a resist and a substrate in a developing solution. However, in this case, there is a problem that a defect in the resist pattern is caused by alteration caused by a chemical reaction between the residue on the substrate after the hydrophobic treatment and the resist.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and prevents the generation of unnecessary decomposition products during the hydrophobic treatment, suppresses resist pattern defects, and reliably suppresses the occurrence of defects in various patterns based on lithography. It is an object of the present invention to provide a substrate processing method to be performed, a substrate processing apparatus for realizing the method, and a method of manufacturing a highly reliable and high-yield semiconductor device to which the method is applied.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventor has reached various aspects of the invention described below.
[0007]
The substrate processing apparatus of the present invention includes a chamber in which a substrate to be non-processed is installed, storage means for storing a liquid hydrophobizing agent, and introducing a vaporizing gas into the hydrophobizing agent in the storage means. And a vaporizing means for vaporizing the hydrophobizing agent, a water removing means disposed between the vaporizing means and the storage means, for removing water from the vaporizing gas sent from the vaporizing means, Sending means for sending the vaporized hydrophobizing agent to the substrate provided in the chamber.
[0008]
In the substrate processing method of the present invention, the step of removing water from the vaporizing gas and the step of introducing the vaporized gas from which water has been removed into the stored liquid hydrophobizing agent to vaporize the hydrophobizing agent. And sending the vaporized hydrophobizing agent to a substrate to be non-processed to hydrophobize the substrate surface.
[0009]
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a desired thin film on a surface of a semiconductor substrate, a step of hydrophobizing the surface of the semiconductor substrate, a step of applying a resist on the thin film, and processing the resist. Forming a resist pattern, and etching the thin film using the resist pattern as a mask, wherein the hydrophobizing step is a step of removing moisture from a vaporizing gas, and the step of removing the moisture from the vaporized gas. Introducing the gas for use into the stored liquid hydrophobizing agent, vaporizing the hydrophobizing agent, and sending out the vaporized hydrophobizing agent to a substrate to be non-processed, the surface of the semiconductor substrate And hydrophobizing.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
-Basic gist of the present invention-
First, the principle of operation of the present invention will be described.
The present invention is based on the premise that the surface of the semiconductor substrate terminated with a hydroxyl group is rendered hydrophobic by a cleaning treatment. Here, before applying the resist to the substrate, the surface of the substrate is subjected to a hydrophobic treatment, specifically, hexamethyldisilazane is used to replace the hydroxyl group on the substrate surface with a trimethylsilyl group. The substitution reaction of the hydroxyl group on the substrate surface with the trimethylsilyl group by the hexamethylsilazane lowers the surface energy of the substrate surface, and as a result, the adhesion of the resist in the developing solution is improved.
[0011]
However, in this case, when the resist is applied on the substrate, the decomposition product of hexamethyldisilazane used for the hydrophobic treatment of the substrate chemically reacts with the resist, thereby causing a defect in the resist pattern. This defect is remarkably confirmed after the formation of the resist pattern on the amorphous silicon film.
[0012]
Usually, the surface of the substrate is hydrophobized by bubbling with nitrogen gas to vaporize hexamethyldisilazane in a bubbling tank, which is a storage means for storing the hydrophobizing agent, and vaporizing the hexamethyldisilazane. Is introduced into a closed chamber in which the substrate is held, and the substrate is exposed to a hexamethyldisilazane atmosphere to perform a hydrophobic treatment on the substrate.
[0013]
The present inventor believes that the main cause of the above-described resist pattern defect is that trimethylsilanol, which is a decomposition product of hexamethyldisilazane due to a small amount of water present in nitrogen gas as a vaporizing gas chemically reacting with hexamethyldisilazane. It is considered that trimethylsilanol remains on the substrate after the hydrophobic treatment.
[0014]
It has been confirmed that this trimethylsilanol remains on the substrate even after heating at 200 ° C. or more after the hydrophobizing treatment, and the trimethylsilanol remaining on the substrate reacts with the resist to become hardly soluble in a developing solution, The resist remains in a portion where the resist does not normally remain, resulting in a resist pattern defect accompanied by the residue.
[0015]
In the present invention, the moisture in the vaporizing gas is removed immediately before introducing the vaporizing gas into the bubbling tank so that the decomposition product of hexamethyldisilazane does not remain on the substrate surface after the hydrophobic treatment. This makes it possible to perform the hydrophobic treatment without generating the decomposition product of hexamethyldisilazane, trimethylsilanol, and to prevent the occurrence of resist pattern defects due to trimethylsilanol.
[0016]
-Specific embodiment to which the present invention is applied-
Specific embodiments will be described based on the basic gist of the present invention described above.
Here, in manufacturing a semiconductor device, for example, a MOS transistor, substrate processing after forming a thermal oxide film serving as a gate insulating film and an amorphous silicon film serving as a gate electrode thereon will be described.
[0017]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a substrate processing apparatus for performing substrate processing according to the present embodiment.
The substrate processing apparatus includes a closed chamber 1 having a
[0018]
In the present embodiment, the substrate processing is performed using the substrate processing apparatus having the above-described configuration in a state as shown in FIG. Here, after a
[0019]
Specifically, the nitrogen gas sent out from the vaporized gas introduction unit 3 is passed through a silica gel tube 4 to remove water, and hexamethyldisilazane in the
[0020]
Subsequently, as shown in FIG. 2B, a photoresist having a product name of PF1-34 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is applied to the surface of the
[0021]
Actually, when the resist
[0022]
On the other hand, as shown in FIG. 3, using a substrate processing apparatus configured by removing the silica gel tube 4 as the water removing means from the apparatus configuration of FIG. When the surface of the semiconductor substrate on which the amorphous silicon film was formed was subjected to a hydrophobic treatment, a large number of resist pattern defects in which a residue was left in a portion where the resist did not normally remain were observed.
[0023]
Subsequently, as shown in FIG. 2C, the
[0024]
Thereafter, the resist
[0025]
As described above, according to the present embodiment, unnecessary decomposition products are prevented from being generated at the time of the hydrophobic treatment, resist pattern defects are suppressed, and photolithography represented by the
[0026]
-Variations of this embodiment-
Here, various modifications of the present embodiment will be described. These modified examples exemplify a method of manufacturing a MOS transistor as in the present embodiment, but differ in that the configuration of a substrate processing apparatus used for the hydrophobic treatment is partially different. Therefore, for convenience, in these modified examples, the configuration of the substrate processing apparatus and the hydrophobic treatment will be mainly described. Note that the same reference numerals are given to the same manufacturing processes, constituent members, and the like as in the above-described embodiment, and description thereof is omitted.
[0027]
[Modification 1]
As shown in FIG. 4, the substrate processing apparatus used in the present embodiment is configured such that the moisture in the nitrogen gas as a vaporizing gas is provided between the vaporized gas introducing unit 3 and the
[0028]
Here, when the surface of the
[0029]
In this case, in the dehumidification of nitrogen gas, which is a gas for vaporizing hexamethyldisilazane, by the refrigerator 41, a dehumidifying effect can be obtained if the temperature is lower than -10 ° C, but a sufficient dehumidifying effect is lower than -20 ° C. Is more preferable for obtaining
[0030]
Further, as shown in FIG. 5, a heat exchanger 42 may be provided between the refrigerator 41 and the
[0031]
Subsequently, similarly to FIG. 2B, a photoresist having a product name of PF1-34 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is applied to the surface of the
[0032]
Actually, when the resist
[0033]
As described above, according to the first modification, unnecessary decomposition products are prevented from being generated during the hydrophobization treatment, resist pattern defects are suppressed, and photolithography represented by the
[0034]
[Modification 2]
As shown in FIG. 6, the substrate processing apparatus used in this example has a function of sieving only water molecules between the vaporized gas introduction unit 3 and the
[0035]
Here, when the surface of the
[0036]
Subsequently, similarly to FIG. 2B, a photoresist having a product name of PF1-34 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is applied to the surface of the
[0037]
Actually, when the resist
[0038]
As described above, according to the first modification, unnecessary decomposition products are prevented from being generated during the hydrophobization treatment, resist pattern defects are suppressed, and photolithography represented by the
[0039]
In the above-described embodiment and its various modifications, nitrogen gas is used as a vaporizing gas used for vaporizing and introducing hexamethyldisilazane as a hydrophobizing agent. However, the present invention is not limited to nitrogen. , Neon, argon, or another inert gas may be used.
[0040]
In addition, although a novolak-based positive photoresist, product name PF1-34 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used as the photoresist, other novolak-based positive photoresists, KrF resists, ArF resists, and the like are used. However, similar excellent effects can be obtained.
[0041]
Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
[0042]
(Supplementary Note 1) A chamber in which a substrate to be processed is installed;
Storage means for storing a liquid hydrophobizing agent,
Vaporizing means for introducing a vaporizing gas to the hydrophobizing agent in the storage means, and vaporizing the hydrophobizing agent,
A water removing unit disposed between the vaporizing unit and the storage unit, for removing water from the vaporizing gas sent from the vaporizing unit;
And a delivery unit for delivering the vaporized hydrophobizing agent to the substrate installed in the chamber.
[0043]
(Supplementary Note 2) The substrate processing apparatus according to Supplementary Note 1, wherein the hydrophobizing agent is hexamethyldisilazane.
[0044]
(Supplementary Note 3) The substrate processing apparatus according to
[0045]
(Supplementary Note 4) a step of removing water from the vaporizing gas;
Introducing the vaporized gas from which water has been removed to a stored liquid hydrophobizing agent, and vaporizing the hydrophobizing agent;
Sending the vaporized hydrophobizing agent to a non-processed substrate and hydrophobizing the substrate surface.
[0046]
(Supplementary note 5) The substrate processing method according to supplementary note 4, wherein the hydrophobizing agent is hexamethyldisilazane.
[0047]
(Supplementary note 6) The substrate processing method according to Supplementary note 4 or 5, wherein any one of a silica gel, a molecular sieve, and a refrigerator is used in removing moisture from the vaporizing gas.
[0048]
(Supplementary Note 7) a step of forming a desired thin film on the surface of the semiconductor substrate;
Hydrophobizing the surface of the semiconductor substrate,
Applying a resist on the thin film, processing the resist to form a resist pattern, and then etching the thin film using the resist pattern as a mask,
The hydrophobic treatment step,
Removing water from the vaporizing gas;
Introducing the vaporized gas from which water has been removed to a stored liquid hydrophobizing agent, and vaporizing the hydrophobizing agent;
Sending the vaporized hydrophobizing agent to a non-processed substrate and hydrophobizing the surface of the semiconductor substrate.
[0049]
(Supplementary note 8) The method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 7, wherein the hydrophobizing agent is hexamethyldisilazane.
[0050]
(Supplementary note 9) The method for producing a semiconductor device according to supplementary note 7 or 8, wherein any one of a silica gel, a molecular sieve, and a refrigerator is used in removing moisture from the vaporizing gas.
[0051]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of an unnecessary decomposition | disassembly product at the time of a hydrophobization process is prevented, the resist pattern defect is suppressed, and generation | occurrence | production of the defect of various patterns based on photolithography is reliably prevented. Thus, a highly reliable semiconductor device with a high yield can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a substrate processing apparatus for performing substrate processing according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment in the order of steps.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a substrate processing apparatus configured as a comparative example except that a silica gel tube 4 serving as a water removing unit is removed from the apparatus configuration of FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a substrate processing apparatus for performing substrate processing according to a first modification.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another substrate processing apparatus for performing substrate processing in Modification Example 1.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a substrate processing apparatus for performing substrate processing according to a second modification.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
液状の疎水化処理剤を貯蔵する貯蔵手段と、
前記貯蔵手段内の前記疎水化処理剤に気化用ガスを導入し、前記疎水化処理剤を気化させる気化手段と、
前記気化手段と前記貯蔵手段との間に配設され、前記気化手段から送出された前記気化用ガスから水分を除去する水分除去手段と、
気化した前記疎水化処理剤を前記チャンバー内に設置された前記基板に送出する送出手段と
を含むことを特徴とする基板処理装置。A chamber in which a substrate to be processed is installed;
Storage means for storing a liquid hydrophobizing agent,
Vaporizing means for introducing a vaporizing gas to the hydrophobizing agent in the storage means, and vaporizing the hydrophobizing agent,
A water removing unit disposed between the vaporizing unit and the storage unit, for removing water from the vaporizing gas sent from the vaporizing unit;
And a delivery unit for delivering the vaporized hydrophobizing agent to the substrate installed in the chamber.
水分の除去された前記気化用ガスを貯蔵された液状の疎水化処理剤に導入し、前記疎水化処理剤を気化する工程と、
気化した前記疎水化処理剤を非処理対象となる基板に送出し、前記基板表面を疎水化する工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。Removing water from the vaporizing gas;
Introducing the vaporized gas from which water has been removed to a stored liquid hydrophobizing agent, and vaporizing the hydrophobizing agent;
Sending the vaporized hydrophobizing agent to a non-processed substrate and hydrophobizing the substrate surface.
前記半導体基板の表面を疎水化処理する工程と、
前記薄膜上にレジストを塗布し、前記レジストを加工してレジストパターンを形成した後、前記レジストパターンをマスクとして前記薄膜をエッチングする工程と
を含み、
前記疎水化処理工程は、
気化用ガスから水分を除去する工程と、
水分の除去された前記気化用ガスを貯蔵された液状の疎水化処理剤に導入し、前記疎水化処理剤を気化する工程と、
気化した前記疎水化処理剤を非処理対象となる基板に送出し、前記半導体基板の表面を疎水化する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。Forming a desired thin film on the surface of the semiconductor substrate;
Hydrophobizing the surface of the semiconductor substrate,
Applying a resist on the thin film, processing the resist to form a resist pattern, and then etching the thin film using the resist pattern as a mask,
The hydrophobic treatment step,
Removing water from the vaporizing gas;
Introducing the vaporized gas from which water has been removed to a stored liquid hydrophobizing agent, and vaporizing the hydrophobizing agent;
Sending the vaporized hydrophobizing agent to a non-processed substrate and hydrophobizing the surface of the semiconductor substrate.
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JP2012059924A (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Lapis Semiconductor Co Ltd | Formation method of photosensitive resist pattern and manufacturing method of semiconductor device |
CN107011719A (en) * | 2017-05-04 | 2017-08-04 | 德清美联新材料科技有限公司 | A kind of preparation method of hydrophobic superfine silicon dioxide for coating agent |
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2002
- 2002-06-18 JP JP2002176769A patent/JP2004022857A/en active Pending
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