JP2009158909A - Processing condition inspection and optimization method of damage recovery processing, damage recovering system and storage medium - Google Patents

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麗紅 陳
Jun Tamura
純 田村
Shigeru Tawara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processing condition inspection method of damage recovery processing in which process recognition can be performed merely through the damage recovery processing and a change in processing conditions can be detected with high sensitivity. <P>SOLUTION: The processing condition inspection method of the damage recovery processing for reforming an OH group of a Low-k film damaged due to etching and ashing by using a processing gas includes steps of: preparing a substrate having an OH group containing a photoresist film, measuring an initial film thickness of the photoresist film, performing silylation processing as damage recovery processing on the substrate after measuring the initial film thickness, measuring a film thickness of the photoresist film after the silylation processing, calculating a film thickness difference of the photoresist film before and after the silylation processing, and determining whether processing conditions of the silylation processing are appropriate or inappropriate on the basis of the film thickness difference. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、ダマシン法によって形成される半導体装置において層間絶縁膜として用いられる低誘電率膜のようなエッチングやアッシングのダメージにより表面にOH基が存在するようになる膜に対するダメージ回復処理の処理条件検査方法および処理条件最適化方法、ダメージ回復処理システム、ならびに記憶媒体に関する。   The present invention provides, for example, damage recovery processing for a film in which OH groups are present on the surface due to etching or ashing damage such as a low dielectric constant film used as an interlayer insulating film in a semiconductor device formed by a damascene method. The present invention relates to a processing condition inspection method, a processing condition optimization method, a damage recovery processing system, and a storage medium.

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、配線溝または接続孔の形成にデュアルダマシン法が多用されている(例えば、特許文献1参照)。   In a semiconductor device manufacturing process, a dual damascene method is frequently used to form wiring grooves or connection holes (see, for example, Patent Document 1).

一方、半導体装置の微細化にともない、層間絶縁膜のもつ寄生容量は配線のパフォーマンスを向上させる上で重要な因子となってきており、層間絶縁膜として低誘電率材料で構成された低誘電率膜(Low−k膜)が用いられつつある。Low−k膜を構成する材料としては、メチル基等のアルキル基を末端基として有するものが一般的に用いられている。   On the other hand, with the miniaturization of semiconductor devices, the parasitic capacitance of interlayer insulation films has become an important factor in improving wiring performance. Low dielectric constants made of low dielectric constant materials are used as interlayer insulation films. A film (Low-k film) is being used. As a material constituting the Low-k film, a material having an alkyl group such as a methyl group as a terminal group is generally used.

しかしながら、上記のような従来のダマシンプロセスにおいては、エッチングやレジスト膜除去(アッシング)の際に、Low−k膜がダメージを受ける。このようなダメージは、Low−k膜の誘電率の上昇をもたらし、層間絶縁膜としてLow−k膜を用いる効果が損なわれてしまう。   However, in the conventional damascene process as described above, the low-k film is damaged during etching and resist film removal (ashing). Such damage causes an increase in the dielectric constant of the low-k film, and the effect of using the low-k film as an interlayer insulating film is impaired.

この種のダメージを回復させる技術として、特許文献2には、エッチングやレジスト膜除去後に、シリル化処理を行うことが提案されている。このシリル化処理は、ダメージを受けて末端基が−OH基となった部分の表面をシリル化剤で改質してメチル基等のアルキル基を末端基とするものである。   As a technique for recovering this type of damage, Patent Document 2 proposes to perform a silylation treatment after etching or removing a resist film. In this silylation treatment, the surface of the portion where the terminal group has become —OH group due to damage is modified with a silylating agent, and an alkyl group such as a methyl group is used as a terminal group.

このようなダメージ回復処理を量産システムに導入する際には、シリル化処理装置のチャンバセットアップ時や、デイリーチェックで装置が正常かどうかのプロセス確認方法が求められる。現状では、Low−k膜ウエハにエッチング処理およびアッシング処理を施した後に、シリル化処理を施したサンプルを希フッ酸処理し、希フッ酸処理前後のCDや膜厚tを測定してΔCDやΔtを把握することによってプロセス確認を行っている。   When such damage recovery processing is introduced into a mass production system, a process confirmation method is required to determine whether or not the apparatus is normal by setting up the chamber of the silylation processing apparatus or performing a daily check. At present, the low-k film wafer is subjected to etching treatment and ashing treatment, and then the silylation-treated sample is subjected to dilute hydrofluoric acid treatment, and CD and film thickness t before and after dilute hydrofluoric acid treatment are measured to obtain ΔCD and The process is confirmed by grasping Δt.

しかしながら、このような手法でプロセス確認を行う場合には、シリル化処理の前にエッチングおよびアッシングを行ってサンプルを作成する必要があり、サンプル作成に手間がかかるとともに、シリル化処理装置単独でのプロセス確認を行うことができない。つまり、ΔCDやΔtに問題が出ても、シリル化処理の問題なのか、エッチングやアッシングの問題なのかを判断することができない。   However, when confirming the process using such a method, it is necessary to prepare a sample by performing etching and ashing before the silylation treatment. Process confirmation cannot be performed. That is, even if there is a problem with ΔCD or Δt, it cannot be determined whether it is a silylation problem or an etching or ashing problem.

また、ガス濃度等のシリル化条件が異なっても、希フッ酸処理によるΔCDやΔtにほとんど差が出ず、希フッ酸処理で同等のΔCDやΔtが得られてもその後の電気特性評価に差が出てしまう場合がある。このようにシリル化処理においては十分なプロセス確認ができていないのが現状である。
特開2002−083869号公報 特開2006−049798号公報
Further, even if the silylation conditions such as gas concentration are different, there is almost no difference in ΔCD and Δt by dilute hydrofluoric acid treatment, and even if equivalent ΔCD and Δt are obtained by dilute hydrofluoric acid treatment, it will be used for subsequent electrical property evaluation. There may be a difference. As described above, in the silylation treatment, a sufficient process confirmation cannot be performed at present.
JP 2002-083869 A JP 2006-049798 A

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ダメージ回復処理単独でのプロセス確認を行うことができ、プロセス条件のずれを高感度で検出することができるダメージ回復処理の処理条件検査方法および処理条件最適化方法を提供することを目的とする。
また、これらの方法を実施可能なダメージ回復処理システム、ならびにそのような方法を実施するためのプログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to perform a process confirmation by a damage recovery process alone and to detect a process condition shift with high sensitivity. It is another object of the present invention to provide a processing condition optimization method.
It is another object of the present invention to provide a damage recovery processing system capable of performing these methods, and a storage medium storing a program for performing such methods.

上記課題を解決するために、本発明の第1の観点では、 所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理の処理条件検査方法であって、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を準備する工程と、
前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定する工程と、
初期膜厚測定後の基板にダメージ回復処理を施す工程と、
前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定する工程と、
前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求める工程と、
前記膜厚差に基づいて前記ダメージ回復処理の処理条件の適否を判断する工程と
を含むダメージ回復処理の処理条件検査方法を提供する。
In order to solve the above-described problem, in the first aspect of the present invention, a damage recovery process for modifying a OH group portion with a processing gas with respect to a film in which OH groups are present after being damaged by a predetermined process. The processing condition inspection method of
Preparing a substrate on which an OH group-containing resin film is formed;
Measuring the initial film thickness of the OH group-containing resin film;
A step of performing a damage recovery process on the substrate after the initial film thickness measurement;
Measuring the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery treatment;
Obtaining a film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process;
There is provided a method for inspecting a treatment condition for a damage recovery process including a step of determining whether or not the process condition for the damage recovery process is appropriate based on the film thickness difference.

本発明の第2の観点では、所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理の処理条件最適化方法であって、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を準備する工程と、
前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定する工程と、
初期膜厚測定後の基板にダメージ回復処理を施す工程と、
前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定する工程と、
前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求める工程と、
処理条件と前記膜厚差との関係を予め求めておき、前記求められた膜厚差に基づいて、ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差が最適な処理条件に対応する値となるように、処理条件を調整する工程と
を含むダメージ回復処理の処理条件最適化方法を提供する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a processing condition optimization method for damage recovery processing in which a OH group portion is modified by a processing gas with respect to a film in which OH groups are present after being damaged by a predetermined processing. And
Preparing a substrate on which an OH group-containing resin film is formed;
Measuring the initial film thickness of the OH group-containing resin film;
A step of performing a damage recovery process on the substrate after the initial film thickness measurement;
Measuring the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery treatment;
Obtaining a film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process;
The relationship between the processing conditions and the film thickness difference is obtained in advance, and based on the obtained film thickness difference, the film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process corresponds to the optimum processing condition. There is provided a processing condition optimization method for damage recovery processing including a step of adjusting processing conditions so as to obtain a value to be processed.

上記第1、第2の観点において、前記ダメージを受けてOH基が存在するようになる膜としては、低誘電率層間絶縁膜を挙げることができる。また、前記OH基含有樹脂膜としては、OH基を含有するフォトレジスト膜を挙げることができる。この場合に、前記OH基を含有するフォトレジスト膜としては、KrFレジスト膜が好ましい。さらに、前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚は、前記処理ガスの反応により、初期膜厚よりも厚くなるものとすることができる。さらにまた、前記ダメージ回復処理は、処理ガスとしてシリル化剤を用いたシリル化処理により行うことができる。さらにまた、前記ダメージを与える所定の処理として、エッチングおよび/またはアッシングを挙げることができる。   In the first and second aspects, examples of the film in which OH groups are present due to the damage include a low dielectric constant interlayer insulating film. Examples of the OH group-containing resin film include a photoresist film containing an OH group. In this case, a KrF resist film is preferable as the photoresist film containing the OH group. Furthermore, the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery process may be thicker than the initial film thickness due to the reaction of the processing gas. Furthermore, the damage recovery process can be performed by a silylation process using a silylating agent as a processing gas. Furthermore, the predetermined treatment that causes the damage may include etching and / or ashing.

上記第2の観点において、前記ダメージ回復処理を、処理ガスとしてシリル化剤を用いたシリル化処理により行う場合に、120〜350℃の範囲の温度で行うことが好ましい。また、処理の際のガス圧力が1〜50Torr(133〜6666Pa)の範囲で行われることが好ましい。   In the said 2nd viewpoint, when performing the said damage recovery process by the silylation process which used the silylating agent as process gas, it is preferable to perform at the temperature of the range of 120-350 degreeC. Further, it is preferable that the gas pressure during the treatment is in the range of 1 to 50 Torr (133 to 6666 Pa).

本発明の第3の観点では、所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理装置と、
所定の膜の膜厚を測定する膜厚測定装置と、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を前記膜厚測定装置に搬入させて前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定させ、前記ダメージ回復処理装置に初期膜厚測定後の基板のダメージ回復処理を行わせ、前記膜厚測定装置に前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定させ、前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求め、前記膜厚差に基づいて前記ダメージ回復処理の処理条件の適否を判断する制御手段と
を含むダメージ回復処理システムを提供する。
In a third aspect of the present invention, a damage recovery processing device that modifies an OH group portion with a processing gas with respect to a film that is damaged by a predetermined process and becomes OH groups,
A film thickness measuring device for measuring the film thickness of a predetermined film;
The substrate on which the OH group-containing resin film is formed is carried into the film thickness measuring device, the initial film thickness of the OH group-containing resin film is measured, and the damage recovery processing device is used to recover the damage of the substrate after the initial film thickness measurement. Process, let the film thickness measurement device measure the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery process, to determine the film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process, There is provided a damage recovery processing system including control means for determining whether or not the processing conditions of the damage recovery processing are appropriate based on the film thickness difference.

本発明の第4の観点では、所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理装置と、
所定の膜の膜厚を測定する膜厚測定装置と、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を前記膜厚測定装置に搬入させて前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定させ、前記ダメージ回復処理装置に初期膜厚測定後の基板のダメージ回復処理を行わせ、前記膜厚測定装置に前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定させ、処理条件と前記膜厚差との関係を予め求めておき、前記求められた膜厚差に基づいて、ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差が最適な処理条件に対応する値となるように、処理条件を調整する制御手段と
を含むダメージ回復処理システムを提供する。
In a fourth aspect of the present invention, a damage recovery processing device for modifying an OH group portion with a processing gas with respect to a film in which OH groups are present after being damaged by a predetermined process;
A film thickness measuring device for measuring the film thickness of a predetermined film;
The substrate on which the OH group-containing resin film is formed is carried into the film thickness measuring device, the initial film thickness of the OH group-containing resin film is measured, and the damage recovery processing device is used to recover the damage of the substrate after the initial film thickness measurement. The film thickness measurement device is made to measure the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery process, and the relationship between the processing conditions and the film thickness difference is obtained in advance, and the obtained A damage recovery process including control means for adjusting the processing conditions so that the film thickness difference between the OH group-containing resin films before and after the damage recovery process becomes a value corresponding to the optimal processing conditions based on the film thickness difference Provide a system.

本発明の第5の観点では、コンピュータ上で動作し、所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理装置と、所定の膜の膜厚を測定する膜厚測定装置とを備えたダメージ回復処理システムを制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記プログラムは、実行時に、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を準備する工程と、
前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定する工程と、
初期膜厚測定後の基板にダメージ回復処理を施す工程と、
前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定する工程と、
前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求める工程と、
前記膜厚差に基づいて前記ダメージ回復処理の処理条件の適否を判断する工程とを含むダメージ回復処理の処理条件検査方法が行われるように前記ダメージ回復処理システムを制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a damage recovery processing apparatus that operates on a computer and modifies an OH group portion by a processing gas with respect to a film that is damaged by a predetermined process so that OH groups exist. A storage medium storing a program for controlling a damage recovery processing system including a film thickness measuring device for measuring a film thickness of a predetermined film,
The program, when executed,
Preparing a substrate on which an OH group-containing resin film is formed;
Measuring the initial film thickness of the OH group-containing resin film;
A step of performing a damage recovery process on the substrate after the initial film thickness measurement;
Measuring the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery treatment;
Obtaining a film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process;
A memory for controlling the damage recovery processing system to perform a processing condition inspection method for damage recovery processing including a step of determining whether or not processing conditions for the damage recovery processing are appropriate based on the film thickness difference. Provide media.

本発明の第6の観点では、コンピュータ上で動作し、所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理装置と、所定の膜の膜厚を測定する膜厚測定装置とを備えたダメージ回復処理システムを制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記プログラムは、実行時に、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を準備する工程と、
前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定する工程と、
初期膜厚測定後の基板にダメージ回復処理を施す工程と、
前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定する工程と、
前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求める工程と、
処理条件と前記膜厚差との関係を予め求めておき、前記求められた膜厚差に基づいて、ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差が最適な処理条件に対応する値となるように、処理条件を調整する工程とを含むダメージ回復処理の処理条件最適化方法が行われるように前記ダメージ回復処理システムを制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a damage recovery processing apparatus that operates on a computer and modifies an OH group portion by a processing gas with respect to a film that is damaged by a predetermined process so that OH groups exist. A storage medium storing a program for controlling a damage recovery processing system including a film thickness measuring device for measuring a film thickness of a predetermined film,
The program, when executed,
Preparing a substrate on which an OH group-containing resin film is formed;
Measuring an initial film thickness of the OH group-containing resin film;
A step of performing damage recovery processing on the substrate after the initial film thickness measurement;
Measuring the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery treatment;
Obtaining a film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process;
The relationship between the processing conditions and the film thickness difference is obtained in advance, and based on the obtained film thickness difference, the film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process corresponds to the optimum processing condition. There is provided a storage medium characterized by controlling the damage recovery processing system so that a damage recovery processing condition optimization method including a step of adjusting a processing condition so as to achieve a value to be performed.

本発明者らは、「Low−k膜がエッチングやアッシングの際に受けるダメージはOH基が形成されることに起因し、シリル化処理に代表されるダメージ回復処理はこのOH基部分を改質するものである」という点に着目して検討を重ねた結果、実基板のダメージ回復処理に先立って、OH基含有樹脂膜を形成した基板に対してダメージ回復処理を行い、その処理の際の前後のOH基含有樹脂膜の膜厚差を求めることにより、処理条件の確認を簡単にかつ精度良く行えることを見出した。
すなわち、このようにOH基含有樹脂膜を形成した基板に対してダメージ回復処理を行うことにより、ダメージ回復処理の前にエッチングやアッシング等のダメージ顕在化処理を行う必要がないため、サンプル作成が簡単であり、かつダメージ処理単独でのプロセス確認を行うことができる。また、OH基含有樹脂膜は処理条件の変化によって感度良く膜厚差が変化する。したがって、処理条件の確認を簡易にかつ精度良く行うことができる。
The inventors of the present invention stated that "Damage that the Low-k film undergoes during etching and ashing is due to the formation of OH groups, and the damage recovery process represented by silylation treatment modifies this OH group part. As a result of repeated examinations focusing on the point that `` there is a thing to do '', prior to the damage recovery processing of the actual substrate, damage recovery processing is performed on the substrate on which the OH group-containing resin film is formed, It has been found that the processing conditions can be easily and accurately confirmed by determining the difference in film thickness between the front and rear OH group-containing resin films.
In other words, by performing damage recovery processing on the substrate on which the OH group-containing resin film is formed in this way, it is not necessary to perform damage manifestation processing such as etching or ashing before the damage recovery processing. It is simple and the process confirmation can be performed by the damage processing alone. In addition, the film thickness difference of the OH group-containing resin film changes with high sensitivity according to changes in processing conditions. Therefore, the processing conditions can be confirmed easily and accurately.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の方法を実施可能なシリル化処理システムを示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a silylation processing system capable of implementing the method of the present invention.

このシリル化処理システム100は、被処理基板である半導体ウエハ(以下単にウエハという)に層間絶縁膜として形成されたLow−k膜にダメージ回復処理としてのシリル化処理を施すものであり、シリル化処理を行うシリル化処理装置1と、本実施形態の処理条件検査の際に用いる検査用ウエハに形成されたフォトレジスト膜厚を測定する膜厚測定装置2と、ウエハWを複数収納するキャリアを載置するローダ3と、ウエハWを搬送するための搬送装置4と、これら各構成部を制御する制御部5とを有している。   The silylation processing system 100 performs a silylation process as a damage recovery process on a low-k film formed as an interlayer insulating film on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) that is a substrate to be processed. A silylation processing apparatus 1 that performs processing, a film thickness measuring apparatus 2 that measures the film thickness of a photoresist formed on an inspection wafer used in the processing condition inspection of this embodiment, and a carrier that stores a plurality of wafers W It has a loader 3 to be placed, a transfer device 4 for transferring the wafer W, and a control unit 5 for controlling these components.

制御部5は、シリル化処理装置1、膜厚測定装置2、ローダ3、搬送装置4の各制御対象に接続されてそれらを制御するための、マイクロプロセッサ(コンピュータ)を有するコントローラ6を有している。コントローラ6には、オペレータがシリル化処理システム100を管理するためにコマンド等の入力操作を行うキーボードや、シリル化処理システムの稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース7が接続されている。また、コントローラ6には、シリル化処理システム100の各構成部の制御対象を制御するための制御プログラムや、シリル化処理システム100に所定の処理を行わせるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部8が接続されている。レシピは記憶部8の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース7からの指示等にて任意のレシピを記憶部8から呼び出してコントローラ6に実行させることで、コントローラ6の制御下で、所定の処理が行われる。   The control unit 5 includes a controller 6 having a microprocessor (computer) connected to and controlled by the silylation processing apparatus 1, the film thickness measurement apparatus 2, the loader 3, and the transfer apparatus 4. ing. Connected to the controller 6 is a user interface 7 including a keyboard for an operator to input commands and the like for managing the silylation processing system 100, and a display for visualizing and displaying the operating status of the silylation processing system. ing. Further, the controller 6 stores a control program for controlling the control target of each component of the silylation processing system 100 and a program for storing the silylation processing system 100 to perform a predetermined process, that is, a recipe. Part 8 is connected. The recipe is stored in a storage medium in the storage unit 8. The storage medium may be a fixed medium such as a hard disk or a portable medium such as a CDROM, DVD, or flash memory. Moreover, you may make it transmit a recipe suitably from another apparatus via a dedicated line, for example. If necessary, a predetermined process is performed under the control of the controller 6 by calling an arbitrary recipe from the storage unit 8 according to an instruction from the user interface 7 and causing the controller 6 to execute the recipe.

上記ダメージ回復処理装置であるシリル化処理装置1としては、図2の概略断面図で示した構造のものを用いることができる。このシリル化処理装置1は、ウエハWを収容するチャンバ21を備えており、チャンバ21の下部にはウエハ載置台22が設けられている。ウエハ載置台22には、ヒータ23が埋設されており、その上に載置されたウエハWを所望の温度に加熱可能となっている。ウエハ載置台22には、ウエハリフトピン24が突没可能に設けられており、ウエハWの搬入出の際等にウエハWをウエハ載置台22から上方へ離隔した所定位置に位置させることが可能となっている。   As the silylation processing apparatus 1 which is the damage recovery processing apparatus, the one having the structure shown in the schematic sectional view of FIG. 2 can be used. The silylation processing apparatus 1 includes a chamber 21 that accommodates a wafer W, and a wafer mounting table 22 is provided below the chamber 21. A heater 23 is embedded in the wafer mounting table 22 so that the wafer W mounted thereon can be heated to a desired temperature. Wafer lift pins 24 are provided on the wafer mounting table 22 so as to protrude and retract, and the wafer W can be positioned at a predetermined position spaced upward from the wafer mounting table 22 when the wafer W is loaded and unloaded. It has become.

チャンバ21内には、ウエハWを含む狭い処理空間Sを区画するように内部容器25が設けられており、この処理空間Sにシリル化剤(シリル化ガス)が供給されるようになっている。この内部容器25の中央には鉛直に延びるガス導入路26が形成されている。 An internal container 25 is provided in the chamber 21 so as to partition a narrow processing space S including the wafer W, and a silylating agent (silylation gas) is supplied to the processing space S. . A gas introduction path 26 extending vertically is formed in the center of the inner container 25.

このガス導入路26の上部にはガス供給配管27が接続されており、このガス供給配管27には、TMSDMA(N-Trimethylsilyldimethylamine)、DMSDMA(Dimethylsilyldimethylamine)、TMDS(1,1,3,3-Tetramethyldisilazane)、TMSPyrole(1-Trimethylsilylpyrole)、BSTFA(N,O-Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide)、BDMADMS(Bis(dimethylamino)dimethylsilane)等のシリル化剤を供給するシリル化剤供給源28から延びる配管29と、ArやNガス等からなるキャリアガスを供給するキャリアガス供給源30から延びる配管31が接続されている。配管29には、シリル化剤供給源28側から順に、シリル化剤を気化させる気化器32、マスフローコントローラ33および開閉バルブ34が設けられている。一方、配管31にはマスフローコントローラ35および開閉バルブ36がキャリアガス供給源30側から順に設けられている。そして、気化器32により気化されたシリル化剤がキャリアガスにキャリアされてガス供給配管27およびガス導入路26を通って、内部容器25に囲繞された処理空間S内に導入される。処理の際にはヒータ23により、ウエハWが所定温度に加熱される。この場合に、ウエハ温度は、例えば室温〜300℃まで制御可能となっている。 A gas supply pipe 27 is connected to the upper part of the gas introduction path 26, and TMSDMA (N-Trimethylsilyldimethylamine), DMSDMA (Dimethylsilyldimethylamine), TMDS (1,1,3,3-Tetramethyldisilazane) is connected to the upper part of the gas introduction path 26. ), TMSpyrole (1-Trimethylsilylpyrole), BSTFA (N, O-Bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide), BDDMMS (Bis (dimethylamino) dimethylsilane) and other silylating agent supply source 28 for supplying a silylating agent, A pipe 31 extending from a carrier gas supply source 30 for supplying a carrier gas made of Ar, N 2 gas or the like is connected. The pipe 29 is provided with a vaporizer 32, a mass flow controller 33, and an open / close valve 34 for vaporizing the silylating agent in order from the silylating agent supply source 28 side. On the other hand, the mass flow controller 35 and the opening / closing valve 36 are provided in the piping 31 in order from the carrier gas supply source 30 side. Then, the silylating agent vaporized by the vaporizer 32 is carried by the carrier gas and introduced into the processing space S surrounded by the inner vessel 25 through the gas supply pipe 27 and the gas introduction path 26. During processing, the wafer W is heated to a predetermined temperature by the heater 23. In this case, the wafer temperature can be controlled from room temperature to 300 ° C., for example.

チャンバ21外の大気雰囲気からチャンバ21内の内部容器25内に延びるように大気導入配管37が設けられている。この大気導入配管37にはバルブ38が設けられており、バルブ38を開くことにより大気がチャンバ21内の内部容器25に囲繞された処理空間Sに導入され、これにより水分を供給してシリル化反応を促進することができるようになっている。   An air introduction pipe 37 is provided so as to extend from the air atmosphere outside the chamber 21 into the internal container 25 inside the chamber 21. The atmosphere introduction pipe 37 is provided with a valve 38. By opening the valve 38, the atmosphere is introduced into the processing space S surrounded by the inner container 25 in the chamber 21, thereby supplying moisture and silylation. The reaction can be promoted.

チャンバ21の側壁には、ゲートバルブGが設けられており、このゲートバルブGを開にすることによりウエハWの搬入出がなされる。そして、ゲートバルブGを挟んでロードロック室(図示せず)が設けられており、大気中の搬送装置4により大気雰囲気に保持されたロードロック室にウエハを搬送し、ロードロック室を真空排気した後にロードロック室に設けられた搬送装置(図示せず)によりウエハWをチャンバ21内に搬入するようになっている。ウエハWを搬出するときには、この逆の操作を行う。   A gate valve G is provided on the side wall of the chamber 21, and the wafer W is loaded and unloaded by opening the gate valve G. A load lock chamber (not shown) is provided across the gate valve G, and the wafer is transferred to the load lock chamber held in the atmosphere by the transfer device 4 in the atmosphere, and the load lock chamber is evacuated. After that, the wafer W is carried into the chamber 21 by a transfer device (not shown) provided in the load lock chamber. When the wafer W is unloaded, the reverse operation is performed.

チャンバ21の底部の周縁部には、排気管40が設けられており、図示しない真空ポンプにより排気管40を介してチャンバ21内を排気して、所定の圧力に制御することが可能となっている。排気管40には、コールドトラップ41が設けられている。また、ウエハ載置台22の上部のチャンバ壁との間の部分にはバッフルプレート42が設けられている。   An exhaust pipe 40 is provided at the peripheral edge of the bottom of the chamber 21, and the inside of the chamber 21 can be exhausted through the exhaust pipe 40 by a vacuum pump (not shown) so as to be controlled to a predetermined pressure. Yes. A cold trap 41 is provided in the exhaust pipe 40. Further, a baffle plate 42 is provided in a portion between the wafer mounting table 22 and the upper chamber wall.

膜厚測定装置2は、通常この分野で用いられる膜厚測定装置であればよく、例えば、筐体内に市販の反射分光膜厚計を設けたものを好適に用いることができる。   The film thickness measuring device 2 may be any film thickness measuring device that is normally used in this field. For example, a film thickness measuring device provided with a commercially available reflection spectral film thickness meter can be suitably used.

実ウエハのシリル化処理は、層間絶縁膜としてLow−k膜が形成されたウエハにエッチングおよびアッシングを施した際にLow−k膜に生じたダメージを、シリル化剤(シリル化ガス)によるシリル化反応により回復させるものであり、具体的には、ダメージによりLow−k膜に生じたOH基をトリメチルシリル基等のシリル基に置換して改質し、電気特性等を回復させるものである。   The silylation treatment of the actual wafer is carried out by damaging the low-k film when etching and ashing is performed on the wafer on which the low-k film is formed as an interlayer insulating film. Specifically, the OH group generated in the Low-k film due to damage is replaced with a silyl group such as a trimethylsilyl group for modification, thereby restoring electrical characteristics and the like.

本実施形態は、このような実ウエハの処理に先立って、シリル化処理装置の処理条件の確認を行うものであり、以下詳細に説明する。
シリル化処理装置の処理条件の確認は、実際にシリル化処理を行って把握する必要があるが、上述したように、ダメージ回復処理としてのシリル化処理は、エッチングおよびアッシングのダメージによりOH基が生じた際に、そのOH基をシリル基に置換するものであり、Low−k膜は初期状態ではOH基を有しておらずシリル化反応が生じないため、従来は、Low−k膜を形成したウエハにエッチングおよびアッシング処理を施してOH基を生成させたサンプルにシリル化処理を施した後、希フッ酸処理してLow−k膜のCD変化や膜厚変化を検出することにより処理条件の確認を行っていた。
しかし、このようにして処理条件の確認を行う場合には、サンプルメーキングが煩雑であるとともに、シリル化処理での処理条件を単独で確認することができず、また、感度も十分なものでなかった。
これに対して、本実施形態では、OH基を含有するフォトレジスト膜を形成したウエハにシリル化処理を施し、その膜の膜厚差を求めることにより、簡易にかつ精度良く処理条件の確認を行う。
In the present embodiment, the processing conditions of the silylation processing apparatus are confirmed prior to the processing of the actual wafer, which will be described in detail below.
The confirmation of the processing conditions of the silylation processing apparatus needs to be understood by actually performing the silylation process. However, as described above, the silylation process as the damage recovery process has an OH group due to etching and ashing damage. When generated, the OH group is substituted with a silyl group. Since the low-k film does not have an OH group in the initial state and no silylation reaction occurs, conventionally, a low-k film is used. A sample in which the formed wafer is subjected to etching and ashing to generate OH groups is subjected to silylation treatment, and then processed by dilute hydrofluoric acid treatment to detect CD change or film thickness change of the Low-k film. The conditions were being confirmed.
However, when confirming the processing conditions in this way, the sample making is complicated, the processing conditions in the silylation process cannot be confirmed independently, and the sensitivity is not sufficient. It was.
On the other hand, in the present embodiment, a wafer on which a photoresist film containing an OH group is formed is subjected to silylation treatment, and the film thickness difference of the film is obtained, thereby easily and accurately confirming the processing conditions. Do.

図3は、上記シリル化処理システムを用いて本実施形態のシリル化処理装置の処理条件検査方法を示すフローチャートである。
まず、OH基を含有するフォトレジスト膜を形成した検査用のウエハをキャリアに収納した状態でローダ3に準備する(ステップ1)。OH基を含有するフォトレジスト膜としては、例えばg−lineレジスト膜やKrFレジスト膜を挙げることができる。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing condition inspection method of the silylation processing apparatus of this embodiment using the silylation processing system.
First, a loader 3 is prepared in a state where an inspection wafer on which a photoresist film containing an OH group is formed is housed in a carrier (step 1). Examples of the photoresist film containing an OH group include a g-line resist film and a KrF resist film.

次に、ローダ3上のキャリアから搬送装置4により検査用のウエハを取り出し、膜厚測定装置2に搬送し、そこでOH基を含有するフォトレジスト膜の膜厚を測定する(ステップ2)。   Next, a wafer for inspection is taken out from the carrier on the loader 3 by the transfer device 4 and transferred to the film thickness measuring device 2, where the film thickness of the photoresist film containing OH groups is measured (step 2).

次に、その検査用のウエハを搬送装置4によりシリル化処理装置1に搬送し、検査用ウエハにダメージ回復処理であるシリル化処理を施す(ステップ3)。シリル化処理装置1への検査用ウエハの搬入は、まずロードロック室(図示せず)へ搬送し、そこで圧力調整を行った後、ロードロック室内の搬送装置(図示せず)によりチャンバ21内に搬入することにより行われる。
この際にシリル化処理の条件、例えば、処理時間、圧力、シリル化ガスの濃度、温度等は、実ウエハ処理の所定のレシピに基づいて設定されている。この際のフォトレジスト膜とシリル化剤との反応は、フォトレジスト膜としてg−lineレジスト膜を用い、シリル化剤(シリル化ガス)としてTMSDMAを用いた場合を例にとれば、以下に示す式のようにシリル化反応が生じ、フォトレジスト膜の膜厚が増加する。

Figure 2009158909
Next, the inspection wafer is transferred to the silylation processing apparatus 1 by the transfer device 4, and the inspection wafer is subjected to silylation processing as damage recovery processing (step 3). In order to carry the inspection wafer into the silylation processing apparatus 1, the wafer is first transferred to a load lock chamber (not shown), pressure adjustment is performed there, and then the inside of the chamber 21 is transferred by a transfer device (not shown) in the load lock chamber. It is done by carrying in.
At this time, conditions for the silylation treatment, such as treatment time, pressure, concentration of silylation gas, temperature, and the like are set based on a predetermined recipe for actual wafer treatment. The reaction between the photoresist film and the silylating agent at this time is shown below, taking a case where a g-line resist film is used as the photoresist film and TMSDMA is used as the silylating agent (silylating gas) as an example. As shown in the formula, a silylation reaction occurs, and the film thickness of the photoresist film increases.
Figure 2009158909

シリル化処理の後、検査用のウエハをチャンバ1からロードロック室に戻し、大気開放した後、搬送装置4により膜厚測定装置2に搬送し、シリル化処理後のOH基を含有するフォトレジスト膜の膜厚を測定する(ステップ4)。   After the silylation treatment, the inspection wafer is returned from the chamber 1 to the load lock chamber, opened to the atmosphere, and then transferred to the film thickness measurement device 2 by the transfer device 4, and a photoresist containing OH groups after the silylation treatment. The film thickness is measured (step 4).

次に、コントローラ6の演算部で、ステップ2で求めたフォトレジスト膜の初期膜厚とステップ4で求めたシリル化処理後のフォトレジスト膜の膜厚との膜厚差(シリル化処理後の膜厚増加量)Δtを求める(ステップ5)。   Next, a difference in film thickness between the initial film thickness of the photoresist film obtained in step 2 and the film thickness of the photoresist film after silylation treatment obtained in step 4 (after silylation treatment) is calculated by the calculation unit of the controller 6. (Thickness increase amount) Δt is obtained (step 5).

そして、この膜厚差Δtが許容範囲に入っているかどうかを判断する(ステップ6)。これにより、シリル化処理装置1での処理条件が適切か否かを確認することができる。   Then, it is determined whether or not the film thickness difference Δt is within an allowable range (step 6). Thereby, it can be confirmed whether the processing conditions in the silylation processing apparatus 1 are appropriate.

その結果、膜厚差Δtが許容範囲であれば実ウエハのシリル化処理を開始し(ステップ7)、Δtが許容範囲を外れた場合には条件を調整し(ステップ8)、その後シリル化処理を開始する。   As a result, if the film thickness difference Δt is within the allowable range, the silylation process for the actual wafer is started (step 7). If Δt is outside the allowable range, the conditions are adjusted (step 8), and then the silylation process is performed. To start.

以上の検査処理は、制御部5にて、概略以下のように制御することができる。ステップ1において検査用のウエハをキャリアに収納した状態でローダ3に準備した後、搬送装置4を制御して検査用のウエハを膜厚測定装置2に搬送させ、ステップ2において測定されたフォトレジスト膜の膜厚をコントローラ6に送信する。またシリル化処理後、搬送装置4を制御して検査用ウエハを膜厚測定装置2に搬送させ、ステップ4において測定されたシリル化処理後のフォトレジスト膜の膜厚をコントローラ6に送信する。コントローラ6の演算部ではこれらのデータに基づいてステップ5の膜厚差Δtの算出を行い、このΔtの値と予め設定されている正常なシリル化処理条件に対応する膜厚差とを比較することにより、ステップ6のΔtが許容範囲か否かの判断を行い、その結果を例えばユーザーインターフェース7のディスプレイに表示する。また、Δtが許容範囲外の場合には、異常を知らせるアラームが作動するようにすることもできる。また、異常であると判断した際の処理条件の調整もコントローラ6からの指令で行うことができる。   The above inspection process can be controlled by the control unit 5 as follows. After preparing the inspection wafer in the carrier in step 1 in step 1, the loader 3 is prepared, and the transfer device 4 is controlled to transfer the inspection wafer to the film thickness measuring device 2, and the photoresist measured in step 2 is measured. The film thickness is transmitted to the controller 6. After the silylation process, the transfer apparatus 4 is controlled to transfer the inspection wafer to the film thickness measuring apparatus 2, and the film thickness of the photoresist film after the silylation process measured in step 4 is transmitted to the controller 6. The calculation unit of the controller 6 calculates the film thickness difference Δt in step 5 based on these data, and compares the value of Δt with the film thickness difference corresponding to the normal silylation process conditions set in advance. Thus, it is determined whether or not Δt in step 6 is within an allowable range, and the result is displayed on the display of the user interface 7, for example. Further, when Δt is out of the allowable range, an alarm notifying the abnormality can be activated. In addition, adjustment of processing conditions when it is determined to be abnormal can be performed by a command from the controller 6.

g−lineレジスト膜やKrFレジスト膜のようなOH基を含むフォトレジスト膜は、上述したように、そのOH基とシリル化剤(シリル化ガス)との間でシリル化反応が生じ、OH基がシリル基に置換されることによりその膜厚が増加する。Low−k膜ではシリル化反応が生じた際に膜厚の増加量が極めて小さいのに対し、上記のようなOH基を含むフォトレジスト膜は膜厚変化が大きく、しかもシリル化処理条件の違いによって高精度でかつ再現性よく膜厚差が現れるので、この膜厚差Δtを求めることによりシリル化処理条件が適切かどうかを判断することができる。すなわち、シリル化処理の条件によってシリル化反応の進行程度が変化し、それがフォトレジスト膜のシリル化処理前後の膜厚差Δtとして高精度でかつ再現性よく反映され、膜厚差Δtが適切な範囲内であればシリル化処理条件が正常であり、その範囲を外れるとシリル化処理条件が異常であると判断することができる。   As described above, in a photoresist film containing an OH group such as a g-line resist film or a KrF resist film, a silylation reaction occurs between the OH group and a silylating agent (silylation gas). The film thickness is increased by substituting silyl groups. In the low-k film, when the silylation reaction occurs, the amount of increase in the film thickness is extremely small. On the other hand, the photoresist film containing the OH group has a large film thickness change, and the difference in the silylation process conditions. Therefore, it is possible to determine whether or not the silylation conditions are appropriate by obtaining this film thickness difference Δt. That is, the progress of the silylation reaction varies depending on the conditions of the silylation treatment, which is reflected with high accuracy and good reproducibility as the film thickness difference Δt before and after the silylation treatment of the photoresist film, and the film thickness difference Δt is appropriate. If it is within this range, the silylation treatment conditions are normal, and if it is outside this range, it can be determined that the silylation treatment conditions are abnormal.

次に、このようなOH基を含むフォトレジスト膜をシリル化処理した際の膜厚変化を実際に確認した結果について説明する。   Next, the result of actually confirming the change in film thickness when such a photoresist film containing OH groups is subjected to silylation will be described.

図4は、OH基を含有するフォトレジスト膜としてG−lineレジスト膜およびKrFレジスト膜を形成したウエハについてシリル化処理を行った際の膜厚増加量(膜厚差)Δtを求めた結果を示す図である。ここでは、チャンバ内圧力:50Torr(6666Pa)、シリル化剤:TMSDMA、流量:500sccm(mL/min)、ステージ温度:180℃、処理時間:150secの条件でシリル化処理を行った。また、膜厚測定装置としては、光干渉式膜厚測定器(商品名:Nano Spec 8300)を用いた(以下も同様)。図4に示すように、G−lineレジスト膜では膜厚増加量Δtの平均値が437nm、KrFレジスト膜では膜厚増加量Δtの平均値が192nmであり、いずれも膜厚増加が見られていることが確認された。また、異なるロットのウエハで同じシリル化処理を行ったが、いずれも同等の結果となり、再現性があることが確認された。ばらつきは両者とも±5%以内であったが、KrFレジスト膜のほうがばらつきが小さいことが確認された。その点を考慮するとKrFレジスト膜のほうが有利であると判断することができる。なお、Δtを求めるに当たっては、シリル化処理の際にレジスト膜が加熱され、それによりレジスト膜が収縮(シュリンク)するため、この収縮も加味してΔtを求めた。すなわち、シリル化後の膜厚から初期膜厚を引いた値に、加熱により収縮した値を加えたものをΔtとした。以下も同様である。   FIG. 4 shows the result of obtaining the film thickness increase amount (film thickness difference) Δt when the silylation process is performed on a wafer on which a G-line resist film and a KrF resist film are formed as a photoresist film containing an OH group. FIG. Here, the silylation treatment was performed under the conditions of chamber internal pressure: 50 Torr (6666 Pa), silylating agent: TMSDMA, flow rate: 500 sccm (mL / min), stage temperature: 180 ° C., treatment time: 150 sec. Moreover, as a film thickness measuring apparatus, the optical interference type film thickness measuring device (brand name: Nano Spec 8300) was used (and so on). As shown in FIG. 4, in the G-line resist film, the average value of the film thickness increase Δt is 437 nm, and in the KrF resist film, the average value of the film thickness increase Δt is 192 nm. It was confirmed that In addition, the same silylation treatment was performed on wafers of different lots, but all of the results were equivalent and confirmed to be reproducible. Both variations were within ± 5%, but it was confirmed that the KrF resist film had less variation. Considering this point, it can be judged that the KrF resist film is more advantageous. In determining Δt, the resist film was heated during the silylation treatment, and the resist film contracted (shrinked). Therefore, Δt was determined in consideration of the contraction. That is, Δt is a value obtained by adding a value contracted by heating to a value obtained by subtracting the initial film thickness from the film thickness after silylation. The same applies to the following.

次に、シリル化剤の濃度が変化した場合に、それを検出することができるか否かを把握した。その結果を図5に示す。図5はOH基を含有するフォトレジスト膜としてKrFレジスト膜を形成したウエハについてシリル化剤の濃度を変化させてシリル化処理を行った際の膜厚増加量(膜厚差)Δtを求めた結果を示す図である。ここでは、チャンバ内圧力:50Torr(6666Pa)、ステージ温度:180℃、処理時間:150secを共通条件とし、シリル化剤としてTMSDMA単独で500sccm(mL/min)の流量で供給したもの(TMSDMA100%)と、TMSDMAおよびNガスをそれぞれ40sccm(mL/min)および4000sccm(mL/min)の流量で流して希釈して供給したもの(TMSDMA1%)とでシリル化処理を行った。図5に示すように、TMSDMA100%のときのΔtの平均値は248nmであったのに対し、TMSDMA1%のときのΔtの平均値は122nmであり、TMSDMAの希釈度により膜厚増加量(膜厚差)Δtに差があることが確認された。このことから、シリル化処理装置のガス供給系に不具合がる場合に、この膜厚増加量(膜厚差)Δtの差からそのことを検知可能であることが確認された。 Next, it was grasped whether or not it was possible to detect when the concentration of the silylating agent was changed. The result is shown in FIG. FIG. 5 shows an increase in film thickness (film thickness difference) Δt when a silylation treatment is performed by changing the concentration of the silylating agent on a wafer on which a KrF resist film is formed as a photoresist film containing OH groups. It is a figure which shows a result. Here, chamber pressure: 50 Torr (6666 Pa), stage temperature: 180 ° C., processing time: 150 sec, common conditions, TMSDMA alone supplied at a flow rate of 500 sccm (mL / min) (TMSDMA 100%) Then, TMSDMA and N 2 gas were flowed at a flow rate of 40 sccm (mL / min) and 4000 sccm (mL / min), respectively, and diluted and supplied (TMSDMA 1%). As shown in FIG. 5, the average value of Δt when TMSDMA was 100% was 248 nm, whereas the average value of Δt when TMSDMA was 1% was 122 nm. It was confirmed that there was a difference in (thickness difference) Δt. From this, it was confirmed that when there is a problem in the gas supply system of the silylation processing apparatus, this can be detected from the difference in the film thickness increase amount (film thickness difference) Δt.

次に、シリル化条件としてシリル化剤の希釈率を変化させて、KrFレジスト膜の膜厚増加量(膜厚差)Δtの変化と、実際にLow−k膜をシリル化処理した際のその電気容量回復量の変化とを把握した。その結果を図6に示す。図6は、横軸にTMSDMAの濃度(希釈率)をとり、縦軸にKrFレジスト膜の膜厚増加量(膜厚差)ΔtおよびLow−k膜の容量回復量をとって、これらの関係を示す図である。ここでは、チャンバ内圧力:20Torr(2666Pa)、ステージ温度:180℃、処理時間:30secを共通条件とし、シリル化剤としてTMSDMAを用い、TMSDMA/N流量を、80/4000sccm(mL/min)、40/4000sccm(mL/min)、20/4000sccm(mL/min)(TMSDMA濃度は、それぞれ0.2%、0.4%、0.8%)の流量で供給してシリル化処理を行った。この図6に示すように、KrFレジスト膜の膜厚増加量(膜厚差)Δtの傾向と、容量回復量の傾向とが一致しており、本実施形態によって求めた膜厚増加量(膜厚差)Δtから、その条件でのシリル化処理による容量回復効果(ダメージ回復効果)を確認可能なことが把握された。すなわち、Δtの値が増加するほど、シリル化処理によるダメージ回復効果も増加することが把握された。 Next, by changing the dilution rate of the silylating agent as the silylation condition, the change in the film thickness increase (film thickness difference) Δt of the KrF resist film and the actual silylation treatment of the Low-k film We grasped the change in the amount of electrical capacity recovery. The result is shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis represents the TMSDMA concentration (dilution ratio), and the vertical axis represents the KrF resist film thickness increase (film thickness difference) Δt and the low-k film capacity recovery amount. FIG. Here, the chamber internal pressure: 20 Torr (2666 Pa), the stage temperature: 180 ° C., the processing time: 30 sec are used as common conditions, TMSDMA is used as the silylating agent, and the TMSDMA / N 2 flow rate is 80/4000 sccm (mL / min). , 40/4000 sccm (mL / min), 20/4000 sccm (mL / min) (TMSDMA concentrations are 0.2%, 0.4%, and 0.8%, respectively) for silylation treatment. It was. As shown in FIG. 6, the tendency of the film thickness increase amount (film thickness difference) Δt of the KrF resist film coincides with the tendency of the capacity recovery amount. From the thickness difference (Δt), it was found that the capacity recovery effect (damage recovery effect) by the silylation treatment under the conditions can be confirmed. That is, it was understood that the damage recovery effect by the silylation treatment increases as the value of Δt increases.

次に、種々のシリル化処理条件を変化させた場合のKrFレジスト膜の膜厚増加量(膜厚差)Δtの変化を把握した。その結果を図7に示す。図7は(a)にシリル化処理時間とΔtとの関係を示し、(b)にチャンバ内圧力とΔtとの関係を示し、(c)にシリル化剤(TMSDMA)の濃度(希釈率)とΔtとの関係を示し、(d)に温度とΔtとの関係を示す。これらのうち、(a)、(c)、(d)に示すように、時間、シリル化剤濃度、温度に関しては、これらが増加することによりΔtが増加しており、シリル化処理の際の時間、シリル化剤濃度、温度の増加によりダメージ回復効果が増加することが確認された。なお、TMSDMAの濃度については、10%で希釈なし(TMSDMA100%)と同等のΔtの値を示していることから、10%までの希釈であればダメージ回復効果は希釈なしの場合と変わらないことがわかる。すなわち、TMSDMAが10%以上になっても効果が飽和するのであるから、コスト面を考慮すると、TMSDMAを10%まで希釈して用いることが好ましい。   Next, the change of the increase amount (film thickness difference) Δt of the KrF resist film when various silylation treatment conditions were changed was grasped. The result is shown in FIG. 7A shows the relationship between silylation treatment time and Δt, FIG. 7B shows the relationship between chamber pressure and Δt, and FIG. 7C shows the concentration (dilution ratio) of the silylating agent (TMSDMA). (D) shows the relationship between temperature and Δt. Among these, as shown in (a), (c), and (d), with respect to time, silylating agent concentration, and temperature, Δt increases as they increase, and during the silylation treatment, It was confirmed that the damage recovery effect increased with increasing time, silylating agent concentration and temperature. As for the concentration of TMSDMA, the value of Δt is equivalent to 10% without dilution (TMSDMA 100%), so that the damage recovery effect is not different from that without dilution if diluted to 10%. I understand. That is, since the effect is saturated even if TMSDMA reaches 10% or more, it is preferable to dilute TMSDMA to 10% in consideration of cost.

(b)に示すように、チャンバ内圧力に関しては、増加してもΔtの値は変化していないことがわかる。ただし、ここではTMSDMAの流量を一定にしてNガスにより圧力調整しており、TMSDMAの分子量は各圧力で同じになっており、このことからすると、圧力上昇にともなってシリル化剤の分子量も上昇するようにすればΔtが増加するものと予想される。 As shown in (b), it can be seen that the value of Δt does not change even if the pressure in the chamber increases. However, here, the pressure of TMSDMA is constant and the pressure is adjusted with N 2 gas, and the molecular weight of TMSDMA is the same at each pressure. From this, the molecular weight of the silylating agent increases as the pressure increases. If it is increased, Δt is expected to increase.

以上の結果から、OH基を含むフォトレジスト膜をシリル化処理した際の膜厚増加(膜厚差)Δtがシリル化処理条件の変化を反映しており、Δtを測定することによりシリル化処理条件の適否を把握することができることが確認された。また、シリル化処理条件の変化にともなうΔtの変化の傾向は、Low−k膜の容量回復量の変化の傾向と一致することから、OH基を含むフォトレジスト膜をシリル化処理した際の膜厚増加(膜厚差)Δtを求める手法を用いて、ダメージ回復処理であるシリル化処理の処理条件の最適化を図ることも可能である。   From the above results, the film thickness increase (thickness difference) Δt when the OH group-containing photoresist film is subjected to the silylation treatment reflects the change in the silylation treatment conditions. By measuring Δt, the silylation treatment is performed. It was confirmed that the suitability of the conditions can be grasped. In addition, since the tendency of change in Δt with the change in silylation treatment condition is consistent with the tendency of change in the capacity recovery amount of the low-k film, the film when the photoresist film containing OH group is subjected to silylation treatment. It is also possible to optimize the processing conditions of the silylation process, which is a damage recovery process, by using a method for obtaining a thickness increase (film thickness difference) Δt.

このような処理条件の最適化は、予め制御部5の記憶部8に各処理条件とΔtとの関係を記憶させておき、検査用のウエハに初期条件でシリル化処理を行ってΔtを求め、そのΔtに基づいて膜厚差が最適なシリル化条件に対応する値となるように、シリル化処理条件を調整することにより行うことができる。   In such optimization of the processing conditions, the relationship between each processing condition and Δt is stored in the storage unit 8 of the control unit 5 in advance, and silylation is performed on the inspection wafer under the initial conditions to obtain Δt. Based on the Δt, the silylation treatment conditions can be adjusted so that the film thickness difference becomes a value corresponding to the optimum silylation conditions.

ところで、シリル化処理条件については、従来、温度や圧力等について反応性、スループット、デバイス特性など総合的に考慮した上での最適化はなされておらず、薬液量を過剰にしてシリル化処理を行っていたため、最小の薬液コストで最高の反応量を達成することは困難であった。   By the way, the silylation treatment conditions have not been optimized by comprehensively considering the reactivity, throughput, device characteristics, etc. with respect to temperature, pressure, etc. As a result, it was difficult to achieve the highest reaction amount at the lowest chemical cost.

以下、このような観点に基づくシリル化処理の条件の最適化について説明する。
まず、シリル化処理温度については、120℃以上ではOH基を含有するフォトレジスト膜の膜厚増加が発生することが判明した。一方、半導体素子の耐熱温度が350℃程度である。このため、シリル化処理温度は120〜350℃の範囲が好ましい。
Hereinafter, optimization of the conditions for the silylation treatment based on such a viewpoint will be described.
First, with regard to the silylation treatment temperature, it has been found that an increase in the film thickness of a photoresist film containing OH groups occurs at 120 ° C. or higher. On the other hand, the heat resistance temperature of the semiconductor element is about 350 ° C. For this reason, the silylation treatment temperature is preferably in the range of 120 to 350 ° C.

次に、シリル化処理の際におけるチャンバ内圧力(ガス圧力)について説明する。ここでは、OH基を含有するフォトレジストとしてKrFレジストを用い、シリル化剤(シリル化ガス)としてTMSDMAを用いて、TMSDMA分圧:0.75Torr(100Pa)、シリル化処理温度:180℃、トータル処理時間:70secの条件で、チャンバ内圧力(N+TMSDMA圧力)を1.5Torr(200Pa)、5Torr(667Pa)、12.5Torr(1666Pa)、50Torr(6666Pa)と変化させて、圧力とKrFレジストの膜厚変化Δtの関係、およびTMSDMA分圧の経時変化を把握した。その結果を図8に示す。図8(a)はチャンバ内圧力とKrFレジストの膜厚変化との関係を示す図であり、(b)は各圧力におけるTMSDMA分圧の経時変化を示す図である。これらの図に示すように、チャンバ内圧力が1.5〜12.5T0rr(200〜1666Pa)ではΔtが比較的高く比較的高い反応性が得られ、特に5Torr(667Pa)のときにΔtが最も大きく最も高い反応が得られることがわかる。一方、チャンバ内圧力が50Torr(6666Pa)では、圧力上昇+真空引きのための所用時間が長くなるため、シリル化剤を所定の分圧に保持する時間が短くなり、反応量が低くなる傾向にあることが判明した。このことからチャンバ内圧力は50Torr(6666Pa)以下が好ましい。 Next, the chamber internal pressure (gas pressure) during the silylation process will be described. Here, a KrF resist is used as a photoresist containing an OH group, TMSDMA is used as a silylating agent (silylation gas), TMSDMA partial pressure: 0.75 Torr (100 Pa), silylation treatment temperature: 180 ° C., total Processing time: Under the condition of 70 sec, the pressure and the KrF resist are changed by changing the pressure in the chamber (N 2 + TMSDMA pressure) to 1.5 Torr (200 Pa), 5 Torr (667 Pa), 12.5 Torr (1666 Pa), 50 Torr (6666 Pa). The relationship between the film thickness change Δt and the TMSDMA partial pressure change with time were grasped. The result is shown in FIG. FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the pressure in the chamber and the change in film thickness of the KrF resist, and FIG. 8B is a diagram showing the change over time in the TMSDMA partial pressure at each pressure. As shown in these figures, when the pressure in the chamber is 1.5 to 12.5 T0rr (200 to 1666 Pa), Δt is relatively high and relatively high reactivity is obtained, and in particular, when t is 5 Torr (667 Pa), Δt is the highest. It can be seen that the largest and highest reaction can be obtained. On the other hand, when the pressure in the chamber is 50 Torr (6666 Pa), the time required for increasing the pressure and evacuation becomes longer, so the time for holding the silylating agent at a predetermined partial pressure becomes shorter and the reaction amount tends to decrease. It turned out to be. Therefore, the pressure in the chamber is preferably 50 Torr (6666 Pa) or less.

一方、チャンバ内圧力を0.5Torr(66.7Pa)、1.5Torr(200Pa)、3Torr(400Pa)、5Torr(667Pa)、12.5Torr(1666Pa)と変化させてウエハを180℃まで昇温する際の時間を把握した。その結果を図9に示す。この図に示すように、0.5Torr(66.7Pa)では伝熱が遅いため、昇温に時間がかかる傾向がある。これに対して1.5Torr(200Pa)以上であればそのような傾向は小さく、1.5Torr以下でも許容され得ると考えられる。これらの点を考慮すると、これらの中間の値である1Torr(133Pa)以上が好ましいといえる。より好ましくは1.5Torr(200Pa)以上である。   On the other hand, the pressure in the chamber is changed to 0.5 Torr (66.7 Pa), 1.5 Torr (200 Pa), 3 Torr (400 Pa), 5 Torr (667 Pa), 12.5 Torr (1666 Pa), and the wafer is heated to 180 ° C. I grasped the time. The result is shown in FIG. As shown in this figure, since heat transfer is slow at 0.5 Torr (66.7 Pa), it tends to take time to raise the temperature. On the other hand, such a tendency is small if it is 1.5 Torr (200 Pa) or more, and it is considered that even if it is 1.5 Torr or less. Considering these points, it can be said that an intermediate value of 1 Torr (133 Pa) or more is preferable. More preferably, it is 1.5 Torr (200 Pa) or more.

次に、本発明を実施するためのシリル化処理システムを組み込み、かつエッチング、アッシングおよびシリル化処理を連続して行うことができる基板処理システムについて説明する。
ダメージ回復処理としてのシリル化処理は、エッチングおよびアッシングが行われた後に実施される処理であることから、エッチングおよびアッシングの後、真空を破らずに連続して処理を行うことが好ましく、ここではこの点を考慮して、エッチング、アッシングおよびシリル化処理を真空を破ることなく連続的に行うことができるマルチチャンバータイプの基板処理システムについて説明する。図10は、そのような基板処理システムの概略構造を示す平面図である。この基板処理システム200は、フォトリソグラフィー工程によりエッチング対象であるLow−k膜の上に所定の回路パターンを有するエッチングマスクとしてのフォトレジスト膜が形成された半導体ウエハW(基板)を処理するものであり、プラズマエッチングを行うためのエッチングユニット51、52と、アッシングを行うためのアッシングユニット53と、シリル化処理ユニット54とを備えており、これらの各ユニット51〜54は六角形をなすウエハ搬送室55の4つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、ウエハ搬送室55の他の2つの辺にはそれぞれロードロック室56、57が設けられている。これらロードロック室56、57のウエハ搬送室55と反対側にはウエハ搬入出室58が設けられており、ウエハ搬入出室58のロードロック室56、57と反対側にはウエハWを収容可能な3つのキャリアCを取り付けるポート59、60、61が設けられている。なお、シリル化処理ユニット54は図2に示すシリル化処理装置1の主要部と同様の構成を有している。
Next, a substrate processing system that incorporates a silylation processing system for carrying out the present invention and that can perform etching, ashing, and silylation processing in succession will be described.
Since the silylation treatment as the damage recovery treatment is a treatment carried out after etching and ashing, it is preferable to carry out the treatment continuously without breaking the vacuum after etching and ashing. In consideration of this point, a multi-chamber type substrate processing system capable of continuously performing etching, ashing, and silylation without breaking the vacuum will be described. FIG. 10 is a plan view showing a schematic structure of such a substrate processing system. The substrate processing system 200 processes a semiconductor wafer W (substrate) in which a photoresist film as an etching mask having a predetermined circuit pattern is formed on a Low-k film to be etched by a photolithography process. There are provided etching units 51 and 52 for performing plasma etching, an ashing unit 53 for performing ashing, and a silylation processing unit 54. Each of these units 51 to 54 carries a hexagonal wafer. It is provided corresponding to each of the four sides of the chamber 55. Load lock chambers 56 and 57 are provided on the other two sides of the wafer transfer chamber 55, respectively. A wafer loading / unloading chamber 58 is provided on the opposite side of the load lock chambers 56 and 57 to the wafer transfer chamber 55, and a wafer W can be accommodated on the opposite side of the load locking chambers 56 and 57 of the wafer loading / unloading chamber 58. Ports 59, 60, and 61 for attaching the three carriers C are provided. The silylation processing unit 54 has the same configuration as the main part of the silylation processing apparatus 1 shown in FIG.

エッチングユニット51,52、アッシングユニット53、およびシリル化処理ユニット54、ならびにロードロック室56,57は、同図に示すように、ウエハ搬送室55の各辺にゲートバルブGを介して接続され、これらは対応するゲートバルブGを開放することによりウエハ搬送室55と連通され、対応するゲートバルブGを閉じることによりウエハ搬送室55から遮断される。また、ロードロック室56,57のウエハ搬入出室58に接続される部分にもゲートバルブGが設けられており、ロードロック室56,57は、対応するゲートバルブGを開放することによりウエハ搬入出室58に連通され、対応するゲートバルブGを閉じることによりウエハ搬入出室58から遮断される。   Etching units 51 and 52, ashing unit 53, silylation processing unit 54, and load lock chambers 56 and 57 are connected to each side of wafer transfer chamber 55 via gate valve G, as shown in FIG. These are communicated with the wafer transfer chamber 55 by opening the corresponding gate valve G, and are disconnected from the wafer transfer chamber 55 by closing the corresponding gate valve G. A gate valve G is also provided at a portion connected to the wafer loading / unloading chamber 58 of the load lock chambers 56 and 57, and the load lock chambers 56 and 57 open the corresponding gate valve G to open the wafer loading. The wafer is communicated with the exit chamber 58 and is shut off from the wafer loading / unloading chamber 58 by closing the corresponding gate valve G.

ウエハ搬送室55内には、エッチングユニット51,52、アッシングユニット53、シリル化処理ユニット54、ロードロック室56,57に対して、ウエハWの搬入出を行うウエハ搬送装置62が設けられている。このウエハ搬送装置62は、ウエハ搬送室55の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部63の先端にウエハWを保持する2つのブレード64a,64bを有しており、これら2つのブレード64a,64bは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部63に取り付けられている。なお、このウエハ搬送室55内は所定の真空度に保持されるようになっている。   In the wafer transfer chamber 55, a wafer transfer device 62 that loads and unloads the wafer W with respect to the etching units 51 and 52, the ashing unit 53, the silylation processing unit 54, and the load lock chambers 56 and 57 is provided. . The wafer transfer device 62 is disposed substantially at the center of the wafer transfer chamber 55, and has two blades 64a and 64b that hold the wafer W at the tip of a rotatable / extensible / retractable portion 63 that can rotate and expand / contract. These two blades 64a and 64b are attached to the rotation / extension / contraction section 63 so as to face opposite directions. The wafer transfer chamber 55 is maintained at a predetermined degree of vacuum.

ウエハ搬入出室58のキャリアC取り付け用の3つのポート59,60,61にはウエハWを収容した、または空のキャリアCが直接取り付けられるようになっており、取り付けられた際にシャッタ(図示せず)が外れて外気の侵入を防止しつつウエハ搬入出室58と連通するようになっている。また、ウエハ搬入出室58の側面にはアライメントチャンバ65が設けられており、そこでウエハWのアライメントが行われる。また、ウエハ搬入出室58のアライメントチャンバ65と反対側には膜厚測定装置69が設けられている。この膜厚測定装置69は図1の膜厚測定装置2と同様に構成されている。   The three ports 59, 60, 61 for attaching the carrier C in the wafer carry-in / out chamber 58 are configured to directly accommodate the wafer W containing the wafer W or the empty carrier C. (Not shown) is communicated with the wafer loading / unloading chamber 58 while preventing the outside air from entering. An alignment chamber 65 is provided on the side surface of the wafer loading / unloading chamber 58, where the wafer W is aligned. A film thickness measuring device 69 is provided on the opposite side of the wafer carry-in / out chamber 58 from the alignment chamber 65. The film thickness measuring device 69 is configured in the same manner as the film thickness measuring device 2 of FIG.

ウエハ搬入出室58内には、キャリアCに対するウエハWの搬入出およびロードロック室56,57に対するウエハWの搬入出を行うウエハ搬送装置66が設けられている。このウエハ搬送装置66は、多関節アーム構造を有しており、キャリアCの配列方向に沿ってレール68上を走行可能となっており、その先端のハンド67上にウエハWを載せてその搬送を行う。   In the wafer loading / unloading chamber 58, a wafer transfer device 66 for loading / unloading the wafer W into / from the carrier C and loading / unloading the wafer W into / from the load lock chambers 56, 57 is provided. The wafer transfer device 66 has an articulated arm structure, and can run on the rail 68 along the arrangement direction of the carrier C. The wafer W is placed on the hand 67 at the tip thereof and transferred. I do.

基板処理システム200の以上の各構成部は、制御部70により制御されるようになっている。この制御部70は、図1の制御部5と同様に構成されている。   Each of the above components of the substrate processing system 200 is controlled by the control unit 70. The control unit 70 is configured similarly to the control unit 5 of FIG.

このような基板処理システムにおいては、実ウエハの処理の際に、キャリアCから取り出したウエハWをウエハ搬入出室58およびロードロック室56または57を介して真空に保持されたウエハ搬送室55に搬送し、真空を破ることなく、エッチングユニット51または52、アッシングユニット53、およびシリル化処理ユニット54において、順次エッチング処理、アッシング処理、ダメージ回復処理であるシリル化処理を施すが、このような実ウエハの処理に先立って、OH基を含有するフォトレジスト膜を形成した検査用のウエハをキャリアCに収納した状態でキャリアCをポート59,60,61の何れかに取り付け、この検査用のウエハを膜厚測定装置69に搬送して膜厚を測定し、その後検査用のウエハをロードロック室56または57を経てウエハ搬送室55のウエハ搬送装置62によりシリル化処理ユニット54に搬入し、シリル化処理を行う。その後、ウエハ搬送装置62によりシリル化処理後の検査用のウエハをロードロック室56または57に搬送し、ウエハ搬送装置66によりその検査用のウエハを取り出して再び膜厚測定装置69に搬入し、シリル化処理後の膜厚を測定し、その後検査用のウエハをキャリアCに戻す。この処理を1枚または複数枚の検査用のウエハに対して行い、シリル化処理による膜厚増加量(膜厚差)Δtを求め、上記のようにしてシリル化処理ユニット54の処理条件の確認を行う。   In such a substrate processing system, when processing an actual wafer, the wafer W taken out from the carrier C is transferred to the wafer transfer chamber 55 held in vacuum via the wafer loading / unloading chamber 58 and the load lock chamber 56 or 57. In the etching unit 51 or 52, the ashing unit 53, and the silylation processing unit 54, a silylation process that is an etching process, an ashing process, and a damage recovery process is sequentially performed without breaking the vacuum. Prior to processing the wafer, the carrier C is attached to one of the ports 59, 60, 61 in a state where the inspection wafer on which the photoresist film containing OH groups is formed is stored in the carrier C, and this inspection wafer is attached. Is transferred to the film thickness measuring device 69 to measure the film thickness, and then the wafer for inspection is loaded into the load lock chamber 5 Or transferred into the silylation treatment unit 54 by the wafer transfer apparatus 62 of the wafer transfer chamber 55 through the 57, it performs the silylation process. Thereafter, the wafer for inspection after the silylation treatment is transferred to the load lock chamber 56 or 57 by the wafer transfer device 62, the wafer for inspection is taken out by the wafer transfer device 66, and is transferred again to the film thickness measuring device 69. The film thickness after the silylation treatment is measured, and then the inspection wafer is returned to the carrier C. This process is performed on one or a plurality of inspection wafers, the amount of increase in film thickness (film thickness difference) Δt due to the silylation process is obtained, and the processing conditions of the silylation processing unit 54 are confirmed as described above. I do.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、Low−k膜のダメージ回復処理に本発明を適用した場合について示したが、これに限らずダメージを受けてOH基が存在するようになる膜であれば適用可能である。また、上記実施形態ではエッチングおよびアッシング後のダメージを回復する処理に本発明を適用した場合について示したが、これらが単独の場合でも適用可能であるし、ダメージにより回復対象膜にOH基が存在するようになる処理であれば、これら処理に限らずウェット洗浄処理等の他の処理であってもよい。さらに、上記実施形態ではOH基を含有するフォトレジスト膜として、G−lineレジスト膜およびKrFレジストを例にとって説明したが、これに限るものではなく、また、フォトレジスト膜に限らず、OH基を含有する樹脂膜であれば適用可能である。   The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the damage recovery processing of the Low-k film has been described. However, the present invention is not limited to this, and any film can be applied as long as it is damaged and has OH groups. is there. Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the treatment for recovering the damage after etching and ashing is shown. However, the present invention is applicable even when these are used alone, and OH groups exist in the recovery target film due to the damage. Any other process such as a wet cleaning process may be used as long as the process is performed. Furthermore, although the G-line resist film and the KrF resist have been described as examples of the photoresist film containing OH groups in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the OH group is not limited to the photoresist film. Any resin film can be used.

さらにまた、上記実施形態では、ダメージ回復処理としてシリル化処理を例にとって説明したが、これに限らず、OH基がCH基等と置換できるような反応であればシリル化処理に限らず他の処理であってもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the silylation process has been described as an example of the damage recovery process. However, the present invention is not limited to this, and the reaction is not limited to the silylation process as long as the reaction can replace the OH group with a CH 3 group or the like. It may be the process.

さらに、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを用いた例を示したが、これに限るものではなく、FPD(フラットパネルディスプレイ)用基板等、他の基板であってもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which a semiconductor wafer is used as the substrate to be processed has been described. However, the present invention is not limited to this, and another substrate such as an FPD (flat panel display) substrate may be used.

本発明の方法を実施可能なシリル化処理システムを示すブロック図。The block diagram which shows the silylation processing system which can implement the method of this invention. 図1のシリル化処理システムに含まれるシリル化処理装置を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the silylation processing apparatus contained in the silylation processing system of FIG. 図1のシリル化処理システムを用いて本実施形態のシリル化処理装 置の処理条件検査方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the processing condition inspection method of the silylation processing apparatus of this embodiment using the silylation processing system of FIG. OH基を含有するフォトレジスト膜としてG−lineレジスト膜およびKrFレジスト膜を形成したウエハについてシリル化処理を行った際の膜厚増加量(膜厚差)Δtを求めた結果を示す図。The figure which shows the result of having calculated | required the film thickness increase amount (film thickness difference) (DELTA) t at the time of performing the silylation process about the wafer which formed the G-line resist film and the KrF resist film as a photoresist film containing OH group. OH基を含有するフォトレジスト膜としてKrFレジスト膜を形成したウエハについてシリル化剤の濃度を変化させてシリル化処理を行った際の膜厚増加量(膜厚差)Δtを求めた結果を示す図。The result of having calculated | required the film thickness increase amount (film thickness difference) (DELTA) t at the time of performing the silylation process by changing the density | concentration of a silylating agent about the wafer which formed the KrF resist film as a photoresist film containing OH group is shown. Figure. 横軸にTMSDMAの濃度(希釈率)をとり、縦軸にKrFレジスト膜の膜厚増加量(膜厚差)ΔtおよびLow−k膜の容量回復量をとって、これらの関係を示す図。The horizontal axis represents the TMSDMA concentration (dilution rate), and the vertical axis represents the KrF resist film thickness increase (film thickness difference) Δt and the low-k film capacity recovery amount, showing the relationship. シリル化処理時間とΔtとの関係、チャンバ内圧力とΔtとの関係、シリル化剤(TMSDMA)の濃度(希釈率)とΔtとの関係、温度とΔtとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between silylation processing time and (DELTA) t, the relationship between chamber pressure and (DELTA) t, the density | concentration (dilution rate) of silylating agent (TMSDMA), and (DELTA) t, and the relationship between temperature and (DELTA) t. チャンバ内圧力とKrFレジストのΔtとの関係、および各チャンバ内圧力における、処理時間とTMSDMA分圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the process time and TMSDMA partial pressure in each chamber internal pressure in the relationship between chamber internal pressure and (DELTA) t of KrF resist. 各チャンバ内圧力における、ウエハの温度上昇カーブを示す図。The figure which shows the temperature rise curve of a wafer in each chamber internal pressure. 本発明を実施するためのシリル化処理システムを組み込み、かつエッチング、アッシングおよびシリル化処理を連続して行うことができる基板処理システムの概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the substrate processing system which incorporates the silylation processing system for implementing this invention, and can perform an etching, ashing, and a silylation process continuously.

符号の説明Explanation of symbols

1;シリル化処理装置
2;膜厚測定装置
3;ローダ
4;搬送装置
5;制御部
6;コントローラ
7;ユーザーインターフェース
8;記憶部
W;ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Silylation processing apparatus 2; Film thickness measurement apparatus 3; Loader 4; Conveyance apparatus 5; Control part 6; Controller 7; User interface 8;

Claims (20)

所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理の処理条件検査方法であって、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を準備する工程と、
前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定する工程と、
初期膜厚測定後の基板にダメージ回復処理を施す工程と、
前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定する工程と、
前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求める工程と、
前記膜厚差に基づいて前記ダメージ回復処理の処理条件の適否を判断する工程と
を含むダメージ回復処理の処理条件検査方法。
A processing condition inspection method for damage recovery processing, in which an OH group portion is modified by a processing gas with respect to a film in which OH groups are present after being damaged by a predetermined processing,
Preparing a substrate on which an OH group-containing resin film is formed;
Measuring the initial film thickness of the OH group-containing resin film;
A step of performing a damage recovery process on the substrate after the initial film thickness measurement;
Measuring the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery treatment;
Obtaining a film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process;
A process condition inspection method for damage recovery processing, comprising: determining whether or not the process conditions for damage recovery processing are appropriate based on the film thickness difference.
前記ダメージを受けてOH基が存在するようになる膜は、低誘電率層間絶縁膜であることを特徴とする請求項1に記載のダメージ回復処理の処理条件検査方法。   2. The processing condition inspection method for damage recovery processing according to claim 1, wherein the film in which OH groups are present upon receiving the damage is a low dielectric constant interlayer insulating film. 前記OH基含有樹脂膜は、OH基を含有するフォトレジスト膜であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のダメージ回復処理の処理条件検査方法。   3. The processing condition inspection method for damage recovery processing according to claim 1, wherein the OH group-containing resin film is a photoresist film containing an OH group. 4. 前記OH基を含有するフォトレジスト膜は、KrFレジスト膜であることを特徴とする請求項3に記載のダメージ回復処理の処理条件検査方法。   4. The processing condition inspection method for damage recovery processing according to claim 3, wherein the photoresist film containing an OH group is a KrF resist film. 前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚は、前記処理ガスの反応により、初期膜厚よりも厚くなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のダメージ回復処理の処理条件検査方法。   The film thickness of the said OH group containing resin film after the said damage recovery process becomes thicker than an initial film thickness by reaction of the said process gas, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Processing condition inspection method of damage recovery processing. 前記ダメージ回復処理は、処理ガスとしてシリル化剤を用いたシリル化処理により行われることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のダメージ回復処理の処理条件検査方法。   6. The processing condition inspection method for damage recovery processing according to claim 1, wherein the damage recovery processing is performed by silylation processing using a silylating agent as a processing gas. 前記ダメージを与える所定の処理は、エッチングおよび/またはアッシングであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のダメージ回復処理の処理条件検査方法。   7. The processing condition inspection method for damage recovery processing according to claim 1, wherein the predetermined processing for giving damage is etching and / or ashing. 所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理の処理条件最適化方法であって、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を準備する工程と、
前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定する工程と、
初期膜厚測定後の基板にダメージ回復処理を施す工程と、
前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定する工程と、
前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求める工程と、
処理条件と前記膜厚差との関係を予め求めておき、前記求められた膜厚差に基づいて、ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差が最適な処理条件に対応する値となるように、処理条件を調整する工程と
を含むダメージ回復処理の処理条件最適化方法。
A process condition optimization method for damage recovery processing that modifies an OH group portion with a processing gas to a film in which OH groups are present after being damaged by a predetermined process,
Preparing a substrate on which an OH group-containing resin film is formed;
Measuring the initial film thickness of the OH group-containing resin film;
A step of performing a damage recovery process on the substrate after the initial film thickness measurement;
Measuring the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery treatment;
Obtaining a film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process;
The relationship between the processing conditions and the film thickness difference is obtained in advance, and based on the obtained film thickness difference, the film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process corresponds to the optimum processing condition. A method for optimizing the processing conditions of damage recovery processing, including a step of adjusting the processing conditions so as to be a value to be processed.
前記ダメージを受けてOH基が存在するようになる膜は、低誘電率層間絶縁膜であることを特徴とする請求項8に記載のダメージ回復処理の処理条件最適化方法。   9. The method for optimizing a damage recovery process according to claim 8, wherein the film in which OH groups are present upon receiving the damage is a low dielectric constant interlayer insulating film. 前記OH基含有樹脂膜は、OH基を含有するフォトレジスト膜であることを特徴とする請求項8または請求項9に記載のダメージ回復処理の処理条件最適化方法。   The process condition optimization method for damage recovery processing according to claim 8 or 9, wherein the OH group-containing resin film is a photoresist film containing an OH group. 前記OH基を含有するフォトレジスト膜は、KrFレジスト膜であることを特徴とする請求項10に記載のダメージ回復処理の処理条件最適化方法。   The method for optimizing a damage recovery process according to claim 10, wherein the photoresist film containing an OH group is a KrF resist film. 前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚は、前記処理ガスの反応により、初期膜厚よりも厚くなることを特徴とする請求項8から請求項11のいずれか1項に記載のダメージ回復処理の処理条件最適化方法。   The film thickness of the said OH group containing resin film after the said damage recovery process becomes thicker than an initial film thickness by reaction of the said process gas, The any one of Claims 8-11 characterized by the above-mentioned. Process optimization method for damage recovery processing. 前記ダメージ回復処理は、処理ガスとしてシリル化剤を用いたシリル化処理により行われることを特徴とする請求項8から請求項12のいずれか1項に記載のダメージ回復処理の処理条件最適化方法。   The damage recovery processing condition optimization method according to any one of claims 8 to 12, wherein the damage recovery processing is performed by silylation processing using a silylating agent as a processing gas. . 前記シリル化処理は、120〜350℃の範囲の温度で行われることを特徴とする請求項13に記載のダメージ回復処理の処理条件最適化方法。   The method for optimizing treatment conditions for damage recovery processing according to claim 13, wherein the silylation treatment is performed at a temperature in a range of 120 to 350 ° C. 前記シリル化処理は、処理の際のガス圧力が1〜50Torr(133〜6666Pa)の範囲で行われることを特徴とする請求項13または請求項14に記載のダメージ回復処理の処理条件最適化方法。   15. The process condition optimization method for damage recovery process according to claim 13 or 14, wherein the silylation process is performed in a gas pressure range of 1 to 50 Torr (133 to 6666 Pa) during the process. . 前記ダメージを与える所定の処理は、エッチングおよび/またはアッシングであることを特徴とする請求項8から請求項15のいずれか1項に記載のダメージ回復処理の処理条件最適化方法。   The damage recovery process processing condition optimization method according to any one of claims 8 to 15, wherein the predetermined process for giving damage is etching and / or ashing. 所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理装置と、
所定の膜の膜厚を測定する膜厚測定装置と、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を前記膜厚測定装置に搬入させて前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定させ、前記ダメージ回復処理装置に初期膜厚測定後の基板のダメージ回復処理を行わせ、前記膜厚測定装置に前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定させ、前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求め、前記膜厚差に基づいて前記ダメージ回復処理の処理条件の適否を判断する制御手段と
を含むダメージ回復処理システム。
A damage recovery processing device for modifying the OH group portion by a processing gas with respect to a film in which OH groups are present after being damaged by a predetermined process;
A film thickness measuring device for measuring the film thickness of a predetermined film;
The substrate on which the OH group-containing resin film is formed is carried into the film thickness measuring device, the initial film thickness of the OH group-containing resin film is measured, and the damage recovery processing device is used to recover the damage of the substrate after the initial film thickness measurement. Process, let the film thickness measurement device measure the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery process, to determine the film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process, A damage recovery processing system including control means for determining suitability of processing conditions for the damage recovery processing based on the film thickness difference.
所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理装置と、
所定の膜の膜厚を測定する膜厚測定装置と、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を前記膜厚測定装置に搬入させて前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定させ、前記ダメージ回復処理装置に初期膜厚測定後の基板のダメージ回復処理を行わせ、前記膜厚測定装置に前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定させ、処理条件と前記膜厚差との関係を予め求めておき、前記求められた膜厚差に基づいて、ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差が最適な処理条件に対応する値となるように、処理条件を調整する制御手段と
を含むダメージ回復処理システム。
A damage recovery processing device for modifying the OH group portion by a processing gas with respect to a film in which OH groups are present after being damaged by a predetermined process;
A film thickness measuring device for measuring the film thickness of a predetermined film;
The substrate on which the OH group-containing resin film is formed is carried into the film thickness measuring device, the initial film thickness of the OH group-containing resin film is measured, and the damage recovery processing device is used to recover the damage of the substrate after the initial film thickness measurement. The film thickness measurement device is made to measure the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery process, and the relationship between the processing conditions and the film thickness difference is obtained in advance, and the obtained A damage recovery process including control means for adjusting the processing conditions so that the film thickness difference between the OH group-containing resin films before and after the damage recovery process becomes a value corresponding to the optimal processing conditions based on the film thickness difference system.
コンピュータ上で動作し、所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理装置と、所定の膜の膜厚を測定する膜厚測定装置とを備えたダメージ回復処理システムを制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記プログラムは、実行時に、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を準備する工程と、
前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定する工程と、
初期膜厚測定後の基板にダメージ回復処理を施す工程と、
前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定する工程と、
前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求める工程と、
前記膜厚差に基づいて前記ダメージ回復処理の処理条件の適否を判断する工程とを含むダメージ回復処理の処理条件検査方法が行われるように前記ダメージ回復処理システムを制御させることを特徴とする記憶媒体。
A damage recovery processing device that operates on a computer and modifies the OH group portion with a processing gas for a film that is damaged by a predetermined process and becomes OH groups, and measures the film thickness of the predetermined film A storage medium storing a program for controlling a damage recovery processing system including a film thickness measuring device.
The program, when executed,
Preparing a substrate on which an OH group-containing resin film is formed;
Measuring the initial film thickness of the OH group-containing resin film;
A step of performing a damage recovery process on the substrate after the initial film thickness measurement;
Measuring the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery treatment;
Obtaining a film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process;
A memory for controlling the damage recovery processing system to perform a processing condition inspection method for damage recovery processing including a step of determining whether or not processing conditions for the damage recovery processing are appropriate based on the film thickness difference. Medium.
コンピュータ上で動作し、所定の処理によりダメージを受けてOH基が存在するようになる膜に対して処理ガスによりOH基部分を改質するダメージ回復処理装置と、所定の膜の膜厚を測定する膜厚測定装置とを備えたダメージ回復処理システムを制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記プログラムは、実行時に、
OH基含有樹脂膜が形成された基板を準備する工程と、
前記OH基含有樹脂膜の初期膜厚を測定する工程と、
初期膜厚測定後の基板にダメージ回復処理を施す工程と、
前記ダメージ回復処理後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚を測定する工程と、
前記ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差を求める工程と、
処理条件と前記膜厚差との関係を予め求めておき、前記求められた膜厚差に基づいて、ダメージ回復処理の前後の前記OH基含有樹脂膜の膜厚差が最適な処理条件に対応する値となるように、処理条件を調整する工程とを含むダメージ回復処理の処理条件最適化方法が行われるように前記ダメージ回復処理システムを制御させることを特徴とする記憶媒体。
A damage recovery processing device that operates on a computer and modifies the OH group portion with a processing gas for a film that is damaged by a predetermined process and becomes OH groups, and measures the film thickness of the predetermined film A storage medium storing a program for controlling a damage recovery processing system including a film thickness measuring device.
The program, when executed,
Preparing a substrate on which an OH group-containing resin film is formed;
Measuring the initial film thickness of the OH group-containing resin film;
A step of performing a damage recovery process on the substrate after the initial film thickness measurement;
Measuring the film thickness of the OH group-containing resin film after the damage recovery treatment;
Obtaining a film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process;
The relationship between the processing conditions and the film thickness difference is obtained in advance, and based on the obtained film thickness difference, the film thickness difference of the OH group-containing resin film before and after the damage recovery process corresponds to the optimum processing condition. A storage medium that controls the damage recovery processing system so as to perform a processing condition optimization method for damage recovery processing including a step of adjusting the processing conditions so as to obtain a value to be satisfied.
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