JP2009164151A - Method of forming resist pattern, system for removal processing of remaining film, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レジストパターンを形成する方法と残存膜除去処理システムに関し、更に、プログラムが記録された記録媒体に関する。 The present invention relates to a resist pattern forming method and a residual film removal processing system, and further relates to a recording medium on which a program is recorded.
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、ウェハ表面の下地膜である被エッチング膜上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、ウェハのレジスト膜に所定パターンの光を照射してレジスト膜を露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等が順次行われて、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。その後、例えばそのレジストパターンをエッチングマスクとして被エッチング膜がエッチングされ、被エッチング膜に所定のパターンが形成される。 For example, in a photolithography process in a semiconductor device manufacturing process, a resist coating process is performed by applying a resist solution on a film to be etched, which is a base film on the wafer surface, and a predetermined pattern of light is applied to the resist film on the wafer. Then, an exposure process for exposing the resist film, a development process for developing the exposed resist film, and the like are sequentially performed to form a predetermined resist pattern on the wafer. Thereafter, for example, the etching target film is etched using the resist pattern as an etching mask, and a predetermined pattern is formed on the etching target film.
従来より、パターンの微細化を図るため、上記露光処理の光を短波長化することが進められている。しかしながら、この露光の短波長化を進める方法では、例えば32nmや45nmレベルの微細なパターンを形成するのが技術的に困難である。そこで、下地膜である被エッチング膜上に第1のレジストパターンを形成する1回目のパターニング処理工程と、第2のレジストパターンを形成する2回目のパターニング処理工程を順次行って、微細なパターンのエッチングマスクを形成する方法(以下、「ダブルパターニング」という。)が考えられている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, in order to make the pattern finer, it has been promoted to shorten the wavelength of the light for the exposure process. However, it is technically difficult to form a fine pattern of 32 nm or 45 nm level, for example, by this method of shortening the wavelength of exposure. Therefore, the first patterning process for forming the first resist pattern on the etching target film, which is the base film, and the second patterning process for forming the second resist pattern are sequentially performed to form a fine pattern. A method of forming an etching mask (hereinafter referred to as “double patterning”) has been considered (see, for example, Patent Document 1).
ところで、ダブルパターニングでは、2回目のパターニング処理工程を行った際に、第1のレジストパターン上にシリコン酸化膜などの残存膜が残る場合がある。かかる場合、第1のレジストパターン上に残存膜があり、他方で第2のレジストパターン上にはそのような残存膜がない状態で、そのままエッチング処理を行うと、第1のレジストパターンと第2のレジストパターンの条件が異なることにより、被エッチング膜に形成されるパターン形状が乱れてしまう恐れがある。 By the way, in the double patterning, there is a case where a remaining film such as a silicon oxide film remains on the first resist pattern when the second patterning process is performed. In such a case, if the remaining resist film is present on the first resist pattern and the remaining resist film is not present on the second resist pattern, the first resist pattern and the second resist pattern can be obtained by performing the etching process as it is. If the resist pattern conditions are different, the pattern shape formed on the etched film may be disturbed.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、上述のダブルパターニングによるレジストパターンの形成処理において、残存膜のないレジストパターンを形成することを目的とする。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to form a resist pattern having no remaining film in the resist pattern forming process by the double patterning described above.
上記目的を達成するために、本発明によれば、基板表面の下地膜上に所定のレジストパターンを形成する方法であって、基板表面の下地膜上に、第1ハードマスクと第2ハードマスクを形成する工程と、第1のレジストパターンを第2ハードマスクに転写させる1回目のパターニング処理工程と、第1のレジストパターンと第2のレジストパターンを第1ハードマスクに転写させる2回目のパターニング処理工程と、第1ハードマスク上から第2ハードマスクの残存膜を除去する工程を有することを特徴とする、レジストパターンの形成方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method for forming a predetermined resist pattern on a base film on a substrate surface, wherein the first hard mask and the second hard mask are formed on the base film on the substrate surface. A first patterning process for transferring the first resist pattern to the second hard mask, and a second patterning for transferring the first resist pattern and the second resist pattern to the first hard mask. There is provided a method for forming a resist pattern, which includes a processing step and a step of removing a remaining film of the second hard mask from the first hard mask.
前記第2ハードマスクは、例えばシリコン酸化膜である。この場合、前記シリコン酸化膜は、例えばホウ素、リンの少なくとも一方を含んでいる。前記シリコン酸化膜として、BPSG膜、BSG膜、PSG膜が例示される。 The second hard mask is, for example, a silicon oxide film. In this case, the silicon oxide film contains, for example, at least one of boron and phosphorus. Examples of the silicon oxide film include a BPSG film, a BSG film, and a PSG film.
また、第1ハードマスク上から第2ハードマスクの残存膜を除去する工程は、
前記基板を第1の処理温度にして、ハロゲン元素を含むガスを供給し、前記シリコン酸化膜と前記ハロゲン元素を含むガスとを化学反応させて、前記シリコン酸化膜を反応生成物に変質させる工程と、前記基板を前記第1の処理温度よりも高い第2の処理温度にして、前記反応生成物に変質させた前記シリコン酸化膜を除去する工程と、を有していても良い。
The step of removing the remaining film of the second hard mask from the first hard mask is as follows:
The step of bringing the substrate to a first processing temperature, supplying a gas containing a halogen element, chemically reacting the silicon oxide film and the gas containing the halogen element, and transforming the silicon oxide film into a reaction product. And removing the silicon oxide film transformed into the reaction product by setting the substrate to a second processing temperature higher than the first processing temperature.
また、本発明によれば、基板表面の下地膜上に所定のレジストパターンを形成する方法であって、予め、前記下地膜上に第1のレジストパターンを形成する1回目のパターニング処理工程と、前記下地膜上に第2のレジストパターンを形成する2回目のパターニング処理工程とが行われた基板に対し、前記第1のレジストパターン上から残存膜を除去する残存膜除去処理工程を行うことを特徴とする、レジストパターンの形成方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a method for forming a predetermined resist pattern on a base film on a substrate surface, and a first patterning process step for forming a first resist pattern on the base film in advance, Performing a residual film removing process for removing the residual film from the first resist pattern on the substrate on which the second patterning process for forming the second resist pattern on the base film has been performed. A method for forming a resist pattern is provided.
前記残存膜は、例えばシリコン酸化膜である。この場合、前記シリコン酸化膜は、例えばホウ素、リンの少なくとも一方を含んでいる。前記シリコン酸化膜として、例えばBPSG膜、BSG膜、PSG膜が例示される。 The remaining film is, for example, a silicon oxide film. In this case, the silicon oxide film contains, for example, at least one of boron and phosphorus. Examples of the silicon oxide film include a BPSG film, a BSG film, and a PSG film.
前記残存膜除去処理工程は、前記基板を第1の処理温度にして、ハロゲン元素を含むガスを供給し、前記シリコン酸化膜と前記ハロゲン元素を含むガスとを化学反応させて、前記シリコン酸化膜を反応生成物に変質させる工程と、前記基板を前記第1の処理温度よりも高い第2の処理温度にして、前記反応生成物に変質させた前記シリコン酸化膜を除去する工程と、を有していても良い。 In the remaining film removal treatment step, the substrate is brought to a first treatment temperature, a gas containing a halogen element is supplied, and the silicon oxide film and the gas containing the halogen element are caused to chemically react with each other. And a step of removing the silicon oxide film transformed into the reaction product by setting the substrate to a second treatment temperature higher than the first treatment temperature. You may do it.
なお、前記ハロゲン元素を含むガスは、例えばフッ化水素を含むガスである。また、前記シリコン酸化膜を反応生成物に変質させる工程を、所定の減圧下で行っても良い。また、前記反応生成物を加熱して除去する工程を、所定の減圧下で行っても良い。また、前記反応生成物を加熱して除去する工程において、塩基性ガスを供給しても良い。この場合、前記塩基性ガスは、例えばアンモニアガスである。 Note that the gas containing a halogen element is, for example, a gas containing hydrogen fluoride. The step of transforming the silicon oxide film into a reaction product may be performed under a predetermined reduced pressure. Further, the step of removing the reaction product by heating may be performed under a predetermined reduced pressure. In the step of removing the reaction product by heating, a basic gas may be supplied. In this case, the basic gas is, for example, ammonia gas.
また、前記下地膜は、例えば被エッチング膜である。この場合、前記被エッチング膜は、例えばポリシリコンまたはシリコン酸化膜からなる。 Further, the base film is, for example, a film to be etched. In this case, the etching target film is made of, for example, polysilicon or a silicon oxide film.
また、本発明によれば、基板表面の下地膜上に形成されたレジストパターンから残存膜を除去する残存膜除去処理システムであって、前記残存膜を反応生成物に変質させる反応処理装置と、前記反応生成物に変質させた前記残存膜に対して熱処理を行う熱処理装置と、を備え、前記反応処理装置は、基板を収納する反応処理室と、前記反応処理室内において前記基板を載置させ、前記基板を所望の温度にさせる載置台と、前記反応処理室内にハロゲン元素を含むガスを供給するガス供給源と、を備え、前記熱処理装置は、基板を収納する熱処理室と、前記熱処理室内において前記基板を載置させ、前記基板を所望の温度にさせる載置台と、を備えることを特徴とする、残存膜除去処理システムが提供される。 Further, according to the present invention, there is a residual film removal processing system for removing a residual film from a resist pattern formed on a base film on a substrate surface, the reaction processing apparatus for transforming the residual film into a reaction product, A heat treatment device that heat-treats the remaining film transformed into the reaction product, the reaction treatment device placing a substrate in the reaction treatment chamber, a reaction treatment chamber that houses the substrate, and the reaction treatment chamber. And a gas supply source for supplying a gas containing a halogen element into the reaction processing chamber, and the heat treatment apparatus includes: a heat treatment chamber for housing the substrate; and the heat treatment chamber. And a mounting table for placing the substrate on the substrate and bringing the substrate to a desired temperature.
この残存膜除去処理システムにおいて、前記ハロゲン元素を含むガスは、例えばフッ化水素を含むガスである。 In this residual film removal processing system, the gas containing the halogen element is, for example, a gas containing hydrogen fluoride.
また、前記反応処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源を備えていても良い。また、前記反応処理室内を所望の圧力に減圧させる減圧機構を有していても良い。 Moreover, you may provide the inert gas supply source which supplies an inert gas in the said reaction processing chamber. Moreover, you may have the pressure-reduction mechanism which depressurizes the said reaction processing chamber to a desired pressure.
また、前記熱処理装置は、前記熱処理室内に塩基性ガスを供給するガス供給源を備えていても良い。この場合、前記塩基性ガスは、例えばアンモニアガスである。 The heat treatment apparatus may include a gas supply source for supplying a basic gas into the heat treatment chamber. In this case, the basic gas is, for example, ammonia gas.
また、前記熱処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源を備えていても良い。また、前記熱処理室内を所望の圧力に減圧させる減圧機構を有していても良い。 Moreover, you may provide the inert gas supply source which supplies an inert gas in the said heat processing chamber. Moreover, you may have the pressure reduction mechanism which pressure-reduces the said heat processing chamber to a desired pressure.
更に、本発明によれば、処理システムの制御コンピュータによって実行することが可能なプログラムが記録された記録媒体であって、前記プログラムは、前記制御コンピュータによって実行されることにより、前記処理システムに、上記レジストパターンの形成方法を行わせるものであることを特徴とする、記録媒体が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a recording medium on which a program that can be executed by a control computer of a processing system is recorded, and the program is executed by the control computer, whereby the processing system There is provided a recording medium characterized by performing the resist pattern forming method.
本発明によれば、ダブルパターニングによるレジストパターンの形成処理において、第1のレジストパターン上から第2ハードマスクの残存膜を除去する工程を行うことにより、第1のレジストパターン上に残存膜のないレジストパターンを形成することができるようになる。このため、第1のレジストパターンと第2のレジストパターンの条件が同じとなり、その後に例えばエッチング処理を行った場合に被エッチング膜に形成されるパターン形状が乱れることがなく、エッチング加工精度が向上する。 According to the present invention, in the process of forming a resist pattern by double patterning, there is no residual film on the first resist pattern by performing the step of removing the residual film of the second hard mask from the first resist pattern. A resist pattern can be formed. For this reason, the conditions of the first resist pattern and the second resist pattern are the same, and, for example, when the etching process is performed thereafter, the pattern shape formed on the film to be etched is not disturbed, and the etching processing accuracy is improved. To do.
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態では、半導体基板であるウェハWの表面に露出した下地膜としての被エッチング膜B上に形成された第1のレジストパターンP1上から第2ハードマスクDの残存膜D’を除去する残存膜除去処理システム1について具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. In the following embodiments, the remaining film D of the second hard mask D is formed on the first resist pattern P1 formed on the etching target film B as a base film exposed on the surface of the wafer W which is a semiconductor substrate. The residual film removal processing system 1 for removing 'will be specifically described. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
図1に示す残存膜除去処理システム1は、ウェハWを残存膜除去処理システム1に対して搬入出させる搬入出部2、真空引き可能なロードロック室3、ウェハWに対してハロゲン元素を含むガスを供給して、第2ハードマスクDの残存膜D’を反応生成物に変質させる反応処理を行う反応処理装置4、ウェハWに対して反応処理後の熱処理(PHT(Post Heat Treatment))を行う熱処理装置5、残存膜除去処理システム1の各部に制御命令を与える制御コンピュータ6を備えている。この残存膜除去処理システム1では、反応処理装置4と熱処理装置5が2つずつ設けられており、搬入出部2から搬入されたウェハWが、並列的にロードロック室3を介して反応処理装置4、熱処理装置5の順に搬送されてそれぞれ処理され、ロードロック室3を介して再び搬入出部2にウェハWが搬出されるようになっている。
A residual film removal processing system 1 shown in FIG. 1 includes a loading /
搬入出部2は、ウェハWを搬送可能な搬送機構10を有しており、搬送機構10の側方には、ウェハWを複数枚並べて収容可能なキャリアCを載置するキャリア載置台11が、例えば3つ備えられている。また、例えば略円盤形状をなすウェハWを回転させて位置合わせを行うオリエンタ12が設置されている。搬送機構10は、これら3つのキャリアC、オリエンタ12および2つのロードロック室3の間で、任意にウェハWを一枚ずつ搬送することが可能である。
The carry-in /
ロードロック室3は、搬入出部2との間および熱処理装置5との間に、開閉可能なゲートバルブを備えている。このため、反応処理装置4および熱処理装置5内を所定の圧力に保ちながら、搬入出部2から反応処理装置4および熱処理装置5にウェハWを搬入し、反応処理装置4および熱処理装置5から搬入出部2にウェハWを搬出することができる。
The
図2に示すように、反応処理装置4は、ウェハWを収納する密閉構造の反応処理室20を備えており、反応処理室20内には、ウェハWを略水平にして保持する載置台21が設けられている。また、載置台21には、ウェハWを所望の温度にさせる温調手段22が設けられている。なお、図示はしないが、反応処理室20の側方には、PHT処理装置5との間でウェハWを搬入出させるための搬入出口が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
さらに、反応処理装置4には、反応処理室20内にハロゲン元素を含む処理ガスとしてフッ化水素ガス(フッ化水素)を供給する供給路25と、反応処理室20内に希釈ガスとして窒素ガス(N2)等の不活性ガスを供給する供給路26と、反応処理室20内を排気する排気路27が接続されている。供給路25はフッ化水素ガスの供給源30に接続され、供給路25には、開閉およびフッ化水素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁31が設けられている。供給路26は窒素ガスの供給源35に接続され、供給路26には、開閉および窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁36が設けられている。
Further, the
反応処理室20の天井部には、これら供給路25および供給路26を通じて供給されたフッ化水素ガスおよび窒素ガスを、載置台21に置かれたウェハWの上面全体に均一に供給させるためのシャワーヘッド37が設けてある。
In the ceiling of the
排気路27には、圧力コントローラー40および強制排気を行うための排気ポンプ41が設けられている。これら排気ポンプ41の稼動と圧力コントローラー40の調整によって、反応処理室20の内部は所定の圧力に減圧されるようになっている。
The
図3に示すように、熱処理装置5は、ウェハWを収納する密閉構造の熱処理室50を備えており、熱処理室50内には、ウェハWを略水平にして保持する載置台51が設けられている。また、載置台51には、ウェハWを所望の温度にさせる温調手段52が設けられている。なお、図示はしないが、熱処理室50の側方には、反応処理装置4の反応処理室20との間でウェハWを搬入出させるための搬入出口と、ロードロック室3との間でウェハWを搬入出させるための搬入出口とが設けられている。
As shown in FIG. 3, the
さらに、熱処理装置5には、熱処理室50内に希釈ガスとして窒素ガス(N2)等の不活性ガスを供給する供給路55と、熱処理室50内を排気する排気路56が接続されている。供給路55は窒素ガスの供給源60に接続され、供給路55には、開閉および窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁61が設けられている。
Further, the
熱処理室50の天井部には、供給路55を通じて供給された窒素ガスを、載置台51に置かれたウェハWの上面全体に均一に供給させるためのシャワーヘッド62が設けてある。
A
排気路56には、圧力コントローラー65および強制排気を行うための排気ポンプ66が設けられている。これら排気ポンプ66の稼動と圧力コントローラー65の調整によって、熱処理室50の内部は所定の圧力に減圧されるようになっている。
The
残存膜除去処理システム1の各機能要素は、残存膜除去処理システム1全体の動作を自動制御する制御コンピュータ6に、信号ラインを介して接続されている。ここで、機能要素とは、例えば前述した反応処理装置4の温調手段22、流量調整弁31、36、圧力コントローラー65、排気ポンプ66、熱処理装置5の温調手段52、流量調整弁61、圧力コントローラー65、排気ポンプ66等の、所定のプロセス条件を実現するために動作する総ての要素を意味している。制御コンピュータ6は、典型的には、実行するソフトウェアに依存して任意の機能を実現することができる汎用コンピュータである。
Each functional element of the residual film removal processing system 1 is connected via a signal line to a
図1に示すように、制御コンピュータ6は、CPU(中央演算装置)を備えた演算部6aと、演算部6aに接続された入出力部6bと、入出力部6bに挿着され制御ソフトウェアを格納した記録媒体6cと、を有する。この記録媒体6cには、制御コンピュータ6によって実行されることにより残存膜除去処理システム1に後述する所定の基板処理方法を行わせる制御ソフトウェア(プログラム)が記録されている。制御コンピュータ6は、該制御ソフトウェアを実行することにより、残存膜除去処理システム1の各機能要素を、所定のプロセスレシピにより定義された様々なプロセス条件(例えば、処理室20、50内の圧力等)が実現されるように制御する。
As shown in FIG. 1, the
記録媒体6cは、制御コンピュータ6に固定的に設けられるもの、あるいは、制御コンピュータ6に設けられた図示しない読み取り装置に着脱自在に装着されて該読み取り装置により読み取り可能なものであっても良い。最も典型的な実施形態においては、記録媒体6cは、残存膜除去処理システム1のメーカーのサービスマンによって制御ソフトウェアがインストールされたハードディスクドライブである。他の実施形態においては、記録媒体6cは、制御ソフトウェアが書き込まれたCD−ROM又はDVD−ROMのような、リムーバブルディスクである。このようなリムーバブルディスクは、制御コンピュータ6に設けられた図示しない光学的読取装置により読み取られる。また、記録媒体6cは、RAM(random access memory)又はROM(read only memory)のいずれの形式のものであっても良い。さらに、記録媒体6cは、カセット式のROMのようなものであっても良い。要するに、コンピュータの技術分野において知られている任意のものを記録媒体6cとして用いることが可能である。なお、複数の残存膜除去処理システム1が配置される工場においては、各残存膜除去処理システム1の制御コンピュータ6を統括的に制御する管理コンピュータに、制御ソフトウェアが格納されていても良い。この場合、各残存膜除去処理システム1は、通信回線を介して管理コンピュータにより操作され、所定のプロセスを実行する。
The
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態にかかる残存膜除去処理システム1を用いたダブルパターニングについて説明する。 Next, double patterning using the remaining film removal processing system 1 according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.
図4は、ダブルパターニングを利用したエッチング処理のフロー図である。図5〜10は、ダブルパターニングにおけるウェハWの膜構造の変化を示す説明図である。 FIG. 4 is a flowchart of an etching process using double patterning. 5-10 is explanatory drawing which shows the change of the film | membrane structure of the wafer W in double patterning.
先ず、例えば図5(a)に示すようにウェハW上のSiOなどのゲート酸化膜A上に、有機系のポリシリコンなどの目標の被エッチング膜Bが形成され、その上層には、SiNなどの第1ハードマスクCと、SiO2などの第2ハードマスクDが形成され、さらにその上層に有機膜E1及び無機系塗布膜であるSOG膜F1が形成される。なお、被エッチング膜Bはホウ素およびリンを含まないシリコン酸化膜でも良い。また、第2ハードマスクDは、ホウ素またはリンの少なくとも一方を含んでおり、例えばBPSG(Boro-Phospho Silicated Glass)膜、BSG(Boro
Silicated Glass)膜、PSG(Phospho Silicated Glass)膜からなる。
First, for example, as shown in FIG. 5A, a target etching target film B such as organic polysilicon is formed on a gate oxide film A such as SiO on the wafer W, and SiN or the like is formed thereon. A first hard mask C and a second hard mask D such as SiO 2 are formed, and an organic film E1 and an SOG film F1 which is an inorganic coating film are formed thereon. The etched film B may be a silicon oxide film that does not contain boron and phosphorus. The second hard mask D contains at least one of boron and phosphorus. For example, a BPSG (Boro-Phospho Silicated Glass) film, BSG (Boro (Boro))
Silicated Glass) film and PSG (Phospho Silicated Glass) film.
そして、1回目のパターニング処理(図4の工程S1)のフォトリソグラフィー工程が開始され、図5(b)に示すようにウェハW上のSOG膜F1の表面に反射防止膜G1とレジスト膜H1が形成される。この反射防止膜G1とレジスト膜H1の形成は、例えば回転させたウェハWに塗布液を供給して塗布する塗布法により行われる。 Then, the photolithography process of the first patterning process (step S1 in FIG. 4) is started. As shown in FIG. 5B, the antireflection film G1 and the resist film H1 are formed on the surface of the SOG film F1 on the wafer W. It is formed. The formation of the antireflection film G1 and the resist film H1 is performed by, for example, a coating method in which a coating liquid is supplied and coated on the rotated wafer W.
続いてレジスト膜H1が所定のパターンに露光され、現像されて図5(c)に示すように第1のレジストパターンP1が形成される。 Subsequently, the resist film H1 is exposed to a predetermined pattern and developed to form a first resist pattern P1 as shown in FIG.
次に、図6(a)に示すように第1のレジストパターンP1をマスクとして下層の反射防止膜G1及びSOG膜F1がエッチングされ、その後、図6(b)に示すようにそのSOG膜F1のパターンをマスクとして有機膜E1がエッチングされる。例えばこのとき第1のレジストパターンP1と反射防止膜G1も除去される。 Next, as shown in FIG. 6A, the lower antireflection film G1 and SOG film F1 are etched using the first resist pattern P1 as a mask, and then the SOG film F1 is etched as shown in FIG. 6B. Using this pattern as a mask, the organic film E1 is etched. For example, at this time, the first resist pattern P1 and the antireflection film G1 are also removed.
続いて、図6(c)に示すように有機膜E1のパターンをマスクとして第2ハードマスクDがエッチングされる。例えばこのときSOG膜F1が除去される。こうして、第1のレジストパターンP1が第2ハードマスクDに転写される。 Subsequently, as shown in FIG. 6C, the second hard mask D is etched using the pattern of the organic film E1 as a mask. For example, at this time, the SOG film F1 is removed. Thus, the first resist pattern P1 is transferred to the second hard mask D.
次に、2回目のパターニング処理(図4の工程S2)のフォトリソグラフィー工程が開始され、図7(a)に示すように第2ハードマスクD上に、再度同じ種類の有機膜E2とSOG膜F2が形成される。その後、図7(b)に示すようにSOG膜F2上に反射防止膜G2とレジスト膜H2が形成される。 Next, the photolithography process of the second patterning process (step S2 in FIG. 4) is started, and the same kind of organic film E2 and SOG film are again formed on the second hard mask D as shown in FIG. 7A. F2 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 7B, an antireflection film G2 and a resist film H2 are formed on the SOG film F2.
続いてレジスト膜H2が所定のパターンに露光され、現像されて図7(c)に示すように第2のレジストパターンP2が形成される。 Subsequently, the resist film H2 is exposed to a predetermined pattern and developed to form a second resist pattern P2 as shown in FIG. 7C.
次に、図8(a)に示すように第2のレジストパターンP2をマスクとして下層の反射防止膜G2及びSOG膜F2がエッチングされ、その後、図8(b)に示すようにそのSOG膜F2のパターンをマスクとして有機膜E2がエッチングされる。例えばこのとき、第2のレジストパターンP2と反射防止膜G2が除去される。 Next, as shown in FIG. 8A, the lower anti-reflection film G2 and SOG film F2 are etched using the second resist pattern P2 as a mask, and then the SOG film F2 is etched as shown in FIG. 8B. The organic film E2 is etched using this pattern as a mask. For example, at this time, the second resist pattern P2 and the antireflection film G2 are removed.
その後、図8(c)に示すように有機膜E2と第2ハードマスクDのパターンをマスクとして第1ハードマスクCがエッチングされる。その後、図8(d)に示すようにSOG膜F2と有機膜E2が除去される。こうして、第1ハードマスクCに、第1のレジストパターンP1と第2のレジストパターンP2が転写された微細な寸法のエッチングマスクが形成される。 Thereafter, as shown in FIG. 8C, the first hard mask C is etched using the pattern of the organic film E2 and the second hard mask D as a mask. Thereafter, as shown in FIG. 8D, the SOG film F2 and the organic film E2 are removed. In this way, an etching mask having a fine dimension in which the first resist pattern P1 and the second resist pattern P2 are transferred to the first hard mask C is formed.
ここで、以上のようなダブルパターニングでは、2回目のパターニング処理工程を行った際に、第1のレジストパターンP1上に第2ハードマスクD(例えばBPSG膜、BSG膜またはPSG膜)の残存膜D’が残ってしまう場合がある。かかる場合、第1のレジストパターンP1上に残存膜D’があり、他方で第2のレジストパターンP2上にはそのような残存膜がない状態で、これら第1のレジストパターンP1と第2のレジストパターンP2をそのままエッチングマスクとして、次に被エッチング膜Bに対するエッチングエッチング処理を行うと、第1のレジストパターンP1と第2のレジストパターンP2の条件が異なることにより、被エッチング膜Bに形成されるパターン形状が乱れてしまう恐れがある。即ち、例えば第1のレジストパターンP1上に残存膜D’があることによって、第1のレジストパターンP1の高さが第2のレジストパターンP2よりも高くなって、エッチング膜Bをエッチング処理する際にエッチャントの入る条件が等しくならなくなり、被エッチング膜Bに形成されるパターン形状が劣化することが懸念される。 Here, in the double patterning as described above, when the second patterning process is performed, a remaining film of the second hard mask D (for example, a BPSG film, a BSG film, or a PSG film) is formed on the first resist pattern P1. D 'may remain. In such a case, there is a residual film D ′ on the first resist pattern P1, while there is no such residual film on the second resist pattern P2. When the etching pattern for the etching target film B is next performed using the resist pattern P2 as an etching mask as it is, the first resist pattern P1 and the second resist pattern P2 are formed on the etching target film B due to different conditions. The pattern shape may be disturbed. That is, for example, when the remaining film D ′ is present on the first resist pattern P1, the height of the first resist pattern P1 becomes higher than that of the second resist pattern P2, and the etching film B is etched. It is feared that the conditions for entering the etchant are not equal to each other, and the pattern shape formed in the film to be etched B is deteriorated.
そこで、本発明の実施の形態にかかる残存膜除去処理システム1では、以上のようなダブルパターニングによって第1ハードマスクCに第1のレジストパターンP1と第2のレジストパターンP2が予め転写された基板Wに対して、第1のレジストパターンP1上から第2ハードマスクDの残存膜D’を除去する工程が行われる(図4の工程S3)。即ち先ず、図8(d)に示したように、ウェハW表面の第1ハードマスクCに、第1のレジストパターンP1と第2のレジストパターンP2が転写され、第1のレジストパターンP1上に残存膜D’が残っている状態のウェハWが、キャリアC内に収納され、残存膜除去処理システム1に搬入される。 Therefore, in the residual film removal processing system 1 according to the embodiment of the present invention, the substrate in which the first resist pattern P1 and the second resist pattern P2 are previously transferred to the first hard mask C by the double patterning as described above. For W, a step of removing the remaining film D ′ of the second hard mask D from the first resist pattern P1 is performed (step S3 in FIG. 4). That is, first, as shown in FIG. 8D, the first resist pattern P1 and the second resist pattern P2 are transferred to the first hard mask C on the surface of the wafer W, and the first resist pattern P1 is formed on the first resist pattern P1. The wafer W with the remaining film D ′ remaining is stored in the carrier C and carried into the remaining film removal processing system 1.
残存膜除去処理システム1においては、図1に示すように、複数枚のウェハWが収納されたキャリアCがキャリア載置台11上に載置される。そして、ウェハ搬送機構10によってキャリアCから一枚のウェハWが取り出され、ロードロック室3に搬入される。ロードロック室3にウェハWが搬入されると、ロードロック室3が密閉され、減圧される。その後、ロードロック室3と予め減圧されている反応処理装置4の反応処理室20および熱処理装置5の熱処理室50とが連通させられる。
In the remaining film removal processing system 1, as shown in FIG. 1, the carrier C in which a plurality of wafers W are stored is placed on the carrier mounting table 11. Then, one wafer W is taken out from the carrier C by the
そして、ウェハWは、先ず反応処理装置4の反応処理室20内に搬入される。ウェハWは、表面(デバイス形成面)を上面とした状態で、反応処理室20内の載置台21上に載置される。これにより、図8(d)に示したように、ウェハW表面に形成された第1ハードマスクCが、反応処理室20内において上に向けられ、第1のレジストパターンP1および第2のレジストパターンP2と、第1のレジストパターンP1上に残っている残存膜D’が、反応処理室20内において上に向いた姿勢とされる。
The wafer W is first carried into the
こうしてウェハWが反応処理装置4に搬入されると、反応処理室20が密閉され、反応処理工程が開始される。即ち、温調手段22により、ウェハWを第1の処理温度にする。この場合、第1の処理温度は、例えば40℃以下である。
When the wafer W is loaded into the
また、反応処理室20内が排気路27を通じて強制排気され、反応処理室20内が所定の減圧状態にされる。この場合、反応処理室20内の圧力は、排気ポンプ41の稼動と圧力コントローラー40の調整によって、例えば400〜4000Pa(3〜30Torr)にする。
Further, the inside of the
そして、供給路25、26を通じて、フッ化水素ガスと窒素ガスがそれぞれ所定の流量で反応処理室20内に供給される。この場合、流量調整弁31の調整により、フッ化水素ガスの供給量を例えば1000〜3000sccmに調整する。また、流量調整弁36の調整により、窒素ガスの供給量を例えば500〜3000sccmに調整する。なお、反応ガスであるフッ化水素ガスに加えて窒素ガスを反応処理室20内に供給することにより、載置台21に内蔵された温調手段22の熱がウェハWに効率よく伝導され、ウェハWの温度が正確に制御される。
Then, hydrogen fluoride gas and nitrogen gas are respectively supplied into the
こうしてフッ化水素ガスが減圧下で供給されることにより、ウェハW表面において第1のレジストパターンP1上に残っている残存膜D’が、フッ化水素ガスと化学反応する。その結果、例えばBPSG膜、BSG膜あるいはPSG膜からなる残存膜D’は、主にフルオロケイ酸(H2SiF6)からなる反応生成物D”に変質させられる(図9(a))。なお、この場合、被エッチング膜Bは、例えば有機系のポリシリコン膜、あるいは、ホウ素およびリンを含まないシリコン酸化膜であるため、反応生成物に変質させられることが回避される。 By supplying the hydrogen fluoride gas under reduced pressure in this way, the remaining film D ′ remaining on the first resist pattern P1 on the surface of the wafer W chemically reacts with the hydrogen fluoride gas. As a result, the remaining film D ′ made of, for example, a BPSG film, a BSG film, or a PSG film is transformed into a reaction product D ″ mainly made of fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) (FIG. 9A). In this case, since the film to be etched B is, for example, an organic polysilicon film or a silicon oxide film that does not contain boron and phosphorus, it is avoided that the film is etched into a reaction product.
こうして、第1のレジストパターンP1上に残っていた残存膜D’を反応生成物D”に変質させる反応処理を終了すると、流量調整弁31が閉じられ、フッ化水素ガスの供給が停止される。なお、供給路26を通じた窒素ガスの供給は、更に継続して行われ、反応処理室20内が窒素ガスによってパージされる。その後、反応処理装置4の搬入出口が開かれて反応処理装置4の処理室20と熱処理装置5の熱処理室50が連通させられる。そして、ウェハWは反応処理装置4の処理室20から熱処理装置5の熱処理室50へと移される。
Thus, when the reaction process for transforming the remaining film D ′ remaining on the first resist pattern P1 into the reaction product D ″ is completed, the
次に、熱処理装置5において、ウェハWは第1ハードマスクCが形成された表面を上面とした状態で、熱処理室50内の載置台51上に載置される。これにより、第1のレジストパターンP1上に残っている反応生成物D”も、熱処理室50内において上に向いた姿勢となる。
Next, in the
こうしてウェハWが熱処理装置5に搬入されると、熱処理室50が密閉され、熱処理工程が開始される。即ち、温調手段52により、ウェハWを第1の処理温度よりも高い第2の処理温度にする。この場合、第2の処理温度は、例えば100〜400℃である。
When the wafer W is thus carried into the
また、熱処理室50内が排気路56を通じて強制排気され、熱処理室50内が所定の減圧状態にされる。この場合、熱処理室50内の圧力は、排気ポンプ66の稼動と圧力コントローラー65の調整によって、例えば133〜400Pa(1〜3Torr)にする。
Further, the inside of the
そして、供給路55を通じて、窒素ガスが所定の流量で熱処理室50内に供給される。この場合、流量調整弁61の調整により、窒素ガスの供給量を例えば500〜3000sccmに調整する。これにより、載置台51に内蔵された温調手段52の熱がウェハWに効率よく伝導され、ウェハWの温度が正確に制御される。
Then, nitrogen gas is supplied into the
こうして、上記反応処理によって生じた反応生成物D”が加熱されて、SiF4ガスおよびフッ化水素ガスとなって気化し、第1のレジストパターンP1上から除去される。こうして、図9(b)に示すように、第1のレジストパターンP1上から反応生成物D”が除去され、第1ハードマスクC上には、第1のレジストパターンP1および第2のレジストパターンP2のみが残ることとなる。なお、この場合、上述したように被エッチング膜Bは反応生成物に変質させられていないので、加熱されても除去されること無い。 In this way, the reaction product D ″ generated by the reaction process is heated and vaporized as SiF 4 gas and hydrogen fluoride gas, and is removed from the first resist pattern P1. ), The reaction product D ″ is removed from the first resist pattern P1, and only the first resist pattern P1 and the second resist pattern P2 remain on the first hard mask C. Become. In this case, since the film to be etched B is not transformed into a reaction product as described above, it is not removed even if heated.
熱処理が終了すると、流量調整弁61が閉じられて窒素ガスの供給が停止される。そして、熱処理装置5の搬入出口が開かれる。その後、ウェハWは熱処理室50から搬出され、ロードロック室3に搬入される。ロードロック室3にウェハWが搬入されると、ロードロック室3が密閉されて大気圧とされた後、ロードロック室3と搬入出部2とが連通させられる。そして、搬送機構10によって、ウェハWがロードロック室3から搬出され、キャリア載置台11上のキャリアCに戻される。以上のようにして、残存膜除去処理システム1における一連の工程が終了する。
When the heat treatment is completed, the flow
次に、図10に示すように第1のレジストパターンP1および第2のレジストパターンP2(第1ハードマスクC)をマスクとして、被エッチング膜Bがエッチングされる(図4の工程S4)。こうして、目標の被エッチング膜Bに所望の微細なパターンが形成される。 Next, as shown in FIG. 10, the to-be-etched film B is etched using the first resist pattern P1 and the second resist pattern P2 (first hard mask C) as a mask (step S4 in FIG. 4). Thus, a desired fine pattern is formed on the target film B to be etched.
かかる処理方法によれば、ダブルパターニングによるレジストパターンの形成処理において、第1のレジストパターンP1上から残存膜D’を除去する残存膜除去処理工程を行うことにより、残存膜D’のないレジストパターンを形成することができるようになる。このため、その後にエッチング処理等を行った場合、被エッチング膜Bに形成されるパターン形状が乱れることがなく、エッチング加工精度が向上する。 According to such a processing method, in the resist pattern forming process by double patterning, the remaining film removal process step of removing the remaining film D ′ from the first resist pattern P1 is performed, whereby the resist pattern without the remaining film D ′ is obtained. Can be formed. For this reason, when an etching process etc. are performed after that, the pattern shape formed in the to-be-etched film B is not disturbed, and an etching processing precision improves.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this example. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
例えば図3に示した熱処理装置5では、熱処理室50内に不活性ガスのみを供給する構成としたが、図11に示す熱処理装置5’のように、熱処理室50内に、不活性ガスに加えて、塩基性ガスとしてのアンモニアガスを供給する供給路70を接続しても良い。この供給路70はアンモニアガスの供給源71に接続され、供給路70には、開閉およびアンモニアガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁72が設けられている。なお、熱処理室50内にアンモニアガスを供給する供給路70を接続した点を除けば、図11に示した熱処理装置5’は、先に図3で説明した熱処理装置5と同様の構成を有している。
For example, the
この熱処理装置5’を備えた残存膜除去処理システム1により第1のレジストパターンP1上から残存膜D’を除去する行う場合、先と同様に、反応処理装置4において、第1のレジストパターンP1上に残っている残存膜D’が、フッ化水素ガスと化学反応されて、主にフルオロケイ酸(H2SiF6)からなる反応生成物D”に変質させられる。その後、ウェハWは反応処理装置4の処理室20から熱処理装置5’の熱処理室50へと移される。そして、第1のレジストパターンP1上の反応生成物D”が、熱処理室50内において上に向いた姿勢となる。
When the residual film D ′ is removed from the first resist pattern P1 by the residual film removal processing system 1 provided with the
こうしてウェハWが熱処理装置5’に搬入されると、熱処理室50が密閉され、熱処理工程が開始される。即ち、温調手段52により、ウェハWを第1の処理温度よりも高い第2の処理温度にする。この場合、第2の処理温度は、例えば100〜400℃である。
When the wafer W is thus carried into the
また、熱処理室50内が排気路56を通じて強制排気され、熱処理室50内が所定の減圧状態にされる。この場合、熱処理室50内の圧力は、排気ポンプ66の稼動と圧力コントローラー65の調整によって、例えば133〜400Pa(1〜3Torr)にする。
Further, the inside of the
そして、供給路55を通じて、窒素ガスが所定の流量で熱処理室50内に供給される。この場合、流量調整弁61の調整により、窒素ガスの供給量を例えば500〜3000sccmに調整する。これにより、載置台51に内蔵された温調手段52の熱がウェハWに効率よく伝導され、ウェハWの温度が正確に制御される。
Then, nitrogen gas is supplied into the
また、この熱処理装置5’にあっては、供給路70を通じて、アンモニアガスが所定の流量で熱処理室50内に供給される。この場合、流量調整弁72の調整により、アンモニアガスの供給量を例えば1000〜3000sccmに調整する。こうしてアンモニアガスが供給されたことにより、先にフルオロケイ酸(H2SiF6)に変質された反応生成物D”は、更にアンモニアと反応して、主にフルオロケイ酸アンモニウム((NH4)2SiF6)からなる反応生成物に変質させられる。
In the
こうして生成された反応生成物(フルオロケイ酸アンモニウム((NH4)2SiF6))は、熱処理装置5’において温調手段52によって加熱されて、SiF4ガス、NH3ガスおよびフッ化水素ガスとなって気化し、第1のレジストパターンP1上から除去される。こうして、図9(b)に示すように、ウェハW表面において、第1ハードマスクC上には、第1のレジストパターンP1および第2のレジストパターンP2のみが残ることとなる。
The reaction product thus produced (ammonium fluorosilicate ((NH 4 ) 2 SiF 6 )) is heated by the temperature control means 52 in the
熱処理が終了すると、先ず、流量調整弁72が閉じられてアンモニアガスの供給が停止され、窒素ガスへのパージを終了後、流量調整弁61が閉じられて窒素ガスの供給が停止される。そして、先と同様に、ウェハWがロードロック室3から搬出され、キャリア載置台11上のキャリアCに戻される。以上のようにして、残存膜除去処理システム1における一連の工程が終了する。
When the heat treatment is completed, first, the flow
かかる処理方法によれば、先と同様に、第1のレジストパターンP1上に残っている残存膜D’をウェハW表面から除去できる。加えて、熱処理装置5’において、アンモニアと反応の反応で生成されるフルオロケイ酸アンモニウム((NH4)2SiF6)は、フルオロケイ酸(H2SiF6)に比べて気化が容易であり、より除去しやすいと考えられる。
According to such a processing method, the remaining film D ′ remaining on the first resist pattern P1 can be removed from the surface of the wafer W, as before. In addition, in the heat treatment apparatus 5 ', ammonium fluorosilicate generated by the reaction of ammonia with the reaction ((NH 4) 2SiF 6) is vaporized is easier than
なお、以上では、例えばBPSG膜、BSG膜またはPSG膜からなる第2ハードマスクDの残存膜D’を除去する場合を例にして説明したが、本発明による処理がこれらBPSG膜、BSG膜、PSG膜の除去に有効なのは、BPSG膜、BSG膜、PSG膜中に含有される水分が起因していると考えられる。即ち、同じシリコン酸化膜であっても、例えば熱酸化膜や自然酸化膜などに比べると、BPSG膜、BSG膜、PSG膜は密度が低く、膜中に存在する水分の含有量が、熱酸化膜や自然酸化膜などに比べて高い。このように、水分の含有量が高いBPSG膜、BSG膜、PSG膜は、フッ化水素との反応によってフルオロケイ酸(H2SiF6)を生成させるのに要する活性化エネルギーが低下しているため、フッ化水素と反応しやすいと考えられる。 In the above description, the case where the remaining film D ′ of the second hard mask D made of, for example, a BPSG film, a BSG film, or a PSG film is removed has been described as an example. However, the treatment according to the present invention is performed using these BPSG film, BSG film, It is considered that the moisture contained in the BPSG film, the BSG film, and the PSG film is effective for removing the PSG film. That is, even if the same silicon oxide film is used, for example, the BPSG film, the BSG film, and the PSG film have a lower density than the thermal oxide film and the natural oxide film, and the water content in the film is reduced by the thermal oxidation. Higher than films and natural oxide films. As described above, the activation energy required to generate fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) is reduced in the BPSG film, the BSG film, and the PSG film having a high water content by reaction with hydrogen fluoride. Therefore, it is thought that it is easy to react with hydrogen fluoride.
これに対して、膜中に存在する水分の含有量が比較的低い熱酸化膜や自然酸化膜は、フッ化水素との反応によってフルオロケイ酸(H2SiF6)を生成させるのに要する活性化エネルギーが高いため、フッ化水素と反応しにくいと考えられる。 In contrast, a thermal oxide film or a natural oxide film having a relatively low water content in the film has an activity required to generate fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) by reaction with hydrogen fluoride. It is considered that it is difficult to react with hydrogen fluoride because of high chemical energy.
かかる理論に基けば、例えば、基板表面にBPSG膜、BSG膜あるいはPSG膜からなる被処理部と自然酸化膜からなる被処理部とが露出しているような場合、活性化エネルギーが低下しているBPSG膜、BSG膜あるいはPSG膜のみをフッ化水素と反応させて選択的にフルオロケイ酸(H2SiF6)に変質させ、自然酸化膜はフッ化水素と反応させないでおくことが可能となる。こうしてBPSG膜、BSG膜あるいはPSG膜からなる被処理部のみをフルオロケイ酸(H2SiF6)に変質させた後、基板を熱処理することにより、フルオロケイ酸(H2SiF6)に変質させたBPSG膜、BSG膜あるいはPSG膜からなる被処理部のみを基板表面から選択的に除去し、自然酸化膜からなる被処理部は、そのまま基板表面に残すことができる。 Based on this theory, for example, when the target portion made of a BPSG film, BSG film or PSG film and the target portion made of a natural oxide film are exposed on the substrate surface, the activation energy decreases. Only the BPSG film, BSG film, or PSG film that has been reacted with hydrogen fluoride can be selectively transformed into fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ), and the natural oxide film can be left unreacted with hydrogen fluoride. It becomes. In this way, only the portion to be processed consisting of the BPSG film, the BSG film, or the PSG film is transformed into fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ), and then the substrate is heat treated to transform into fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ). In addition, only the portion to be processed made of the BPSG film, BSG film or PSG film can be selectively removed from the substrate surface, and the portion to be processed made of the natural oxide film can be left as it is on the substrate surface.
また、以上の実施形態では、反応処理装置4の処理室20および熱処理装置5の処理室50に希釈ガスとして供給する不活性ガスは、窒素ガスであるとしたが、その他の不活性ガス、例えば、アルゴンガス(Ar)、ヘリウムガス(He)、キセノンガス(Xe)のいずれかであっても良く、または、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、キセノンガスのうち2種類以上のガスを混合したものであっても良い。また、不活性ガスの供給を省略することも可能である。
In the above embodiment, the inert gas supplied as the dilution gas to the
また、残存膜除去処理システム1の構造も、以上の実施形態に示したものには限定されない。例えば、反応処理装置、熱処理装置の他に、エッチング処理装置を備えた処理システムであっても良い。例えば図12に示す処理システム90のように、ウェハ搬送機構91を備えた共通搬送室92を、搬送室12に対してロードロック室93を介して連結させ、この共通搬送室92の周囲に、反応処理装置95、熱処理装置96、エッチング処理装置97を配設した構成にしても良い。この処理システム90においては、ウェハ搬送機構91によって、ロードロック室92、反応処理装置95、熱処理装置96、エッチング処理装置97に対してウェハWをそれぞれ搬入出させるようになっている。共通搬送室92内は真空引き可能になっている。即ち、共通搬送室92内を真空状態にすることで、熱処理装置96から搬出されたウェハWを大気中の酸素に接触させずに、エッチング処理装置97に搬入できる。また例えば、図13に示すように、共通搬送室(トランスファーチャンバ)99の周りに6台の処理装置100〜105を設けた処理システム106について本発明を適用することも可能である。処理システムに設ける処理装置の台数、配置は任意である。
Further, the structure of the remaining film removal processing system 1 is not limited to that shown in the above embodiment. For example, in addition to the reaction processing apparatus and the heat treatment apparatus, a processing system including an etching processing apparatus may be used. For example, as in the processing system 90 shown in FIG. 12, a
なお、以上では、第1のレジストパターンP1上の残存膜D’を、反応処理によってフルオロケイ酸(H2SiF6)を主とする反応生成物に変質させ、その後に行われる熱処理でSiF4ガスおよびフッ化水素ガスとして気化させるといった、いわゆるドライ洗浄工程によって除去する場合を説明したが、第1のレジストパターンP1上の残存膜D’を、適当なエッチング液などを利用したいわゆるウェット処理によって除去することも可能である。但し、ウェットエッチング処理の場合、下地である第1ハードマスクCが削れてしまうといった問題や、エッチング液の表面張力によるリーニング(倒れ)といった問題が発生することが懸念される。このような問題を回避するためには、第1のレジストパターンP1上の残存膜D’の除去を、ドライ洗浄工程によって行うことが好ましい。 In the above, the residual film D ′ on the first resist pattern P1 is transformed into a reaction product mainly composed of fluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) by a reaction treatment, and then SiF 4 is subjected to a heat treatment performed thereafter. Although the case of removing by a so-called dry cleaning process such as vaporization as gas and hydrogen fluoride gas has been described, the remaining film D ′ on the first resist pattern P1 is subjected to so-called wet processing using an appropriate etching solution or the like. It is also possible to remove it. However, in the case of the wet etching process, there is a concern that the problem that the first hard mask C as a base is scraped or the problem of leaning due to the surface tension of the etching solution may occur. In order to avoid such a problem, it is preferable to remove the remaining film D ′ on the first resist pattern P1 by a dry cleaning process.
また、以上の実施の形態で記載したウェハWの膜構造は一例であり、他の膜構造の場合に本発明を適用してもよい。また、以上の実施の形態では、レジストパターンと下地膜のSOG膜との間に反射防止膜が形成されていたが、SOG膜上に直接レジストパターンが形成されている場合にも本発明は適用できる。また、以上の実施の形態では、本発明にかかるレジストパターンの形成処理を、2回のパターニングを行うダブルパターニング処理に適用していたが、3回以上のパターニングを行う処理に適用してもよい。さらに、本発明は、複数回のパターニングを行うもののみならず、レジストパターンを形成する他の基板処理にも適用できる。また、本発明は、ウェハ以外の例えばFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板に対する処理にも適用できる。 Further, the film structure of the wafer W described in the above embodiments is an example, and the present invention may be applied to other film structures. In the above embodiment, the antireflection film is formed between the resist pattern and the SOG film as the base film. However, the present invention is also applied to the case where the resist pattern is formed directly on the SOG film. it can. In the above embodiment, the resist pattern forming process according to the present invention is applied to the double patterning process in which patterning is performed twice. However, the resist pattern forming process may be applied to a process in which patterning is performed three times or more. . Furthermore, the present invention can be applied not only to patterning a plurality of times but also to other substrate processing for forming a resist pattern. The present invention can also be applied to processing on other substrates such as an FPD (flat panel display) other than a wafer and a mask reticle for a photomask.
本発明は、ダブルパターニングによるレジストパターンの形成を行う際に有用である。 The present invention is useful when a resist pattern is formed by double patterning.
P1 第1のレジストパターン
P2 第2のレジストパターン
W ウェハ
1 残存膜除去処理システム
2 搬入出部
3 ロードロック室
4 反応処理装置
5 熱処理装置
6 制御コンピュータ
10 搬送機構
A ゲート酸化膜
B 被エッチング膜
C 第1ハードマスク
D 第2ハードマスク
D’ 残存膜
D” 反応生成物
E1、E2 有機膜
F1、F2 SOG膜
G1、G2 反射防止膜
H1、H2 レジスト膜
P1 First resist pattern P2 Second resist pattern W Wafer 1 Residual film
Claims (24)
基板表面の下地膜上に、第1ハードマスクと第2ハードマスクを形成する工程と、
第1のレジストパターンを第2ハードマスクに転写させる1回目のパターニング処理工程と、
第1のレジストパターンと第2のレジストパターンを第1ハードマスクに転写させる2回目のパターニング処理工程と、
第1ハードマスク上から第2ハードマスクの残存膜を除去する工程を有することを特徴とする、レジストパターンの形成方法。 A method of forming a predetermined resist pattern on a base film on a substrate surface,
Forming a first hard mask and a second hard mask on the base film on the substrate surface;
A first patterning process for transferring the first resist pattern to the second hard mask;
A second patterning process for transferring the first resist pattern and the second resist pattern to the first hard mask;
A method for forming a resist pattern, comprising: removing a remaining film of the second hard mask from the first hard mask.
前記基板を第1の処理温度にして、ハロゲン元素を含むガスを供給し、前記シリコン酸化膜と前記ハロゲン元素を含むガスとを化学反応させて、前記シリコン酸化膜を反応生成物に変質させる工程と、
前記基板を前記第1の処理温度よりも高い第2の処理温度にして、前記反応生成物に変質させた前記シリコン酸化膜を除去する工程と、を有することを特徴とする、請求項2または3に記載のレジストパターンの形成方法。 The step of removing the remaining film of the second hard mask from the first hard mask is as follows:
The step of bringing the substrate to a first processing temperature, supplying a gas containing a halogen element, chemically reacting the silicon oxide film and the gas containing the halogen element, and transforming the silicon oxide film into a reaction product. When,
3. The step of setting the substrate to a second processing temperature higher than the first processing temperature and removing the silicon oxide film transformed into the reaction product is provided. 4. A method for forming a resist pattern according to 3.
予め、前記下地膜上に第1のレジストパターンを形成する1回目のパターニング処理工程と、前記下地膜上に第2のレジストパターンを形成する2回目のパターニング処理工程とが行われた基板に対して、
前記第1のレジストパターン上から残存膜を除去する残存膜除去処理工程を行うことを特徴とする、レジストパターンの形成方法。 A method of forming a predetermined resist pattern on a base film on a substrate surface,
For a substrate on which a first patterning process for forming a first resist pattern on the base film and a second patterning process for forming a second resist pattern on the base film are performed in advance. And
A method for forming a resist pattern, comprising performing a residual film removal process for removing a residual film from the first resist pattern.
前記基板を第1の処理温度にして、ハロゲン元素を含むガスを供給し、前記シリコン酸化膜と前記ハロゲン元素を含むガスとを化学反応させて、前記シリコン酸化膜を反応生成物に変質させる工程と、
前記基板を前記第1の処理温度よりも高い第2の処理温度にして、前記反応生成物に変質させた前記シリコン酸化膜を除去する工程と、を有することを特徴とする、請求項6または7に記載のレジストパターンの形成方法。 The residual film removal treatment step includes
The step of bringing the substrate to a first processing temperature, supplying a gas containing a halogen element, chemically reacting the silicon oxide film and the gas containing the halogen element, and transforming the silicon oxide film into a reaction product. When,
Or a step of removing the silicon oxide film transformed into the reaction product by setting the substrate to a second processing temperature higher than the first processing temperature. 8. A method for forming a resist pattern according to 7.
前記残存膜を反応生成物に変質させる反応処理装置と、前記反応生成物に変質させた前記残存膜に対して熱処理を行う熱処理装置と、を備え、
前記反応処理装置は、基板を収納する反応処理室と、前記反応処理室内において前記基板を載置させ、前記基板を所望の温度にさせる載置台と、前記反応処理室内にハロゲン元素を含むガスを供給するガス供給源と、を備え、
前記熱処理装置は、基板を収納する熱処理室と、前記熱処理室内において前記基板を載置させ、前記基板を所望の温度にさせる載置台と、を備えることを特徴とする、残存膜除去処理システム。 A residual film removal processing system for removing a residual film from a resist pattern formed on a base film on a substrate surface,
A reaction treatment device that transforms the residual film into a reaction product, and a heat treatment device that performs a heat treatment on the residual film transformed into the reaction product,
The reaction processing apparatus includes a reaction processing chamber for storing a substrate, a mounting table for mounting the substrate in the reaction processing chamber and bringing the substrate to a desired temperature, and a gas containing a halogen element in the reaction processing chamber. A gas supply source to supply,
The said heat processing apparatus is equipped with the heat processing chamber which accommodates a board | substrate, and the mounting base which mounts the said board | substrate in the said heat processing chamber and makes the said board | substrate to desired temperature, The residual film removal processing system characterized by the above-mentioned.
前記プログラムは、前記制御コンピュータによって実行されることにより、前記処理システムに、請求項1〜15のいずれかに記載のレジストパターンの形成方法を行わせるものであることを特徴とする、記録媒体。 A recording medium on which a program that can be executed by a control computer of a processing system is recorded,
16. The recording medium according to claim 1, wherein the program is executed by the control computer to cause the processing system to perform the resist pattern forming method according to any one of claims 1 to 15.
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