JP2018020282A - Substrate processing method, program, computer storage medium, and substrate processing system - Google Patents

Substrate processing method, program, computer storage medium, and substrate processing system Download PDF

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Kokichi Hiroshiro
幸吉 広城
北野 高広
Takahiro Kitano
高広 北野
村松 誠
Makoto Muramatsu
誠 村松
孝典 西
Takanori Nishi
孝典 西
元 楊
Hajime Yo
元 楊
忠利 冨田
Tadatoshi Tomita
忠利 冨田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily form a film having a desired shape corresponding to a shape of a base film on the base film even when the base film of the substrate is microfabricated.SOLUTION: A base film of a wafer W includes a metal film 401 and an insulating film 402. A substrate processing method forms a pattern of a shape corresponding to a shape of the metal film 401 on the metal film 401 or forms a pattern of a shape corresponding to a shape of the insulating film 402 on the insulating film 402, and includes surface modification process of surface-modifying the insulating film 402 by a surface modification fluid; an application process of applying a block copolymer 403 containing a first polymer and a second polymer on the base film; a phase separation process of heating the wafer W and phase-separating the block copolymer 403 in a shape corresponding to the shape of the metal film 401 and the shape of the insulating film 402; and a removing process of selectively removing either one of the first polymer or the second polymer of the phase-separated block copolymer.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、基板の下地膜上に該下地膜の形状に対応したパターンを形成する基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システムに関する。   The present invention relates to a substrate processing method, a program, a computer storage medium, and a substrate processing system for forming a pattern corresponding to the shape of the base film on the base film of the substrate.

半導体デバイスの製造工程では、基板の下地膜に含まれる金属膜上に、該金属膜に対応した形状の配線を形成する手法として、配線材料に銅を用いたダマシン法が知られている(特許文献1及び2参照)。   In a semiconductor device manufacturing process, a damascene method using copper as a wiring material is known as a technique for forming a wiring having a shape corresponding to a metal film included in a base film of a substrate (patent) Reference 1 and 2).

また、半導体デバイスの製造工程では、基板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、当該レジスト膜に所定のパターン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などを順次行い、基板上に所定のレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー技術が用いられる。   Also, in the semiconductor device manufacturing process, a resist coating process for coating a resist solution on a substrate to form a resist film, an exposure process for exposing a predetermined pattern on the resist film, and a development process for developing the exposed resist film A photolithography technique is used in which a predetermined resist pattern is formed on the substrate by sequentially performing the above and the like.

上述のダマシン法でもこのフォトリソグラフィー技術が用いられ、基板の下地膜上にレジストパターンが形成される。そして、このレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜をエッチングし溝パターンを形成する。その後、レジストパターンを除去した後、銅膜を堆積し、続いて、化学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)で不要な銅膜を除去する。これにより上記溝パターン内に形成された銅膜が、配線を構成する。   This photolithography technique is also used in the above-described damascene method, and a resist pattern is formed on the base film of the substrate. Then, using this resist pattern as a mask, the interlayer insulating film is etched to form a groove pattern. Thereafter, after removing the resist pattern, a copper film is deposited, and then an unnecessary copper film is removed by chemical mechanical polishing (CMP). As a result, the copper film formed in the groove pattern constitutes a wiring.

特開平11−220025号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-220025 特開2000−21882号公報JP 2000-21882 A

ところで、近年、半導体デバイスのさらなる高集積化のために、配線の微細化すなわち上述した溝パターンの微細化が求められている。このため、レジストパターンの微細化が求められている。レジストパターンの微細化の手法としては、露光処理及び現像処理を複数回行ういわゆるダブルパターニング等のマルチパターニングが知られている。   Incidentally, in recent years, in order to further increase the integration of semiconductor devices, miniaturization of wiring, that is, the above-described groove pattern has been demanded. For this reason, miniaturization of the resist pattern is required. As a method for refining a resist pattern, multi-patterning such as so-called double patterning in which exposure processing and development processing are performed a plurality of times is known.

しかし、配線を微細化することはその下地の金属膜も微細化するということであり、微細化された金属膜上にマルチパターニングにより配線を形成することは技術上非常に困難である。微細化された金属膜に対して位置合わせしてレジストパターンを形成するのが非常に難しいからである。
また、マルチパターニングは工程数が多いこと等からコストが高い。
However, miniaturization of the wiring means that the underlying metal film is also miniaturized, and it is technically very difficult to form the wiring on the miniaturized metal film by multi-patterning. This is because it is very difficult to form a resist pattern in alignment with the miniaturized metal film.
Multi-patterning is costly due to the large number of processes.

このような課題は、基板の下地膜に含まれる金属膜上に該金属膜に対応した形状の配線を形成する場合だけでなく、基板の下地膜に含まれる金属膜上に該金属膜に対応した形状の金属以外の所望の膜を形成する場合にも存在する。また、基板の下地膜に含まれる金属膜以外の膜上に該膜に対応した形状の所望の膜を形成する場合にも存在する。   Such a problem is not limited to the case where a wiring having a shape corresponding to the metal film is formed on the metal film included in the base film of the substrate, but also to the metal film on the metal film included in the base film of the substrate. It exists also when forming a desired film other than the metal of the shape. It also exists when a desired film having a shape corresponding to the film is formed on a film other than the metal film included in the base film of the substrate.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の下地膜が微細化された場合であっても、下地膜上に該下地膜の形状に対応した形状の所望の膜を容易に形成することができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and even when the base film of the substrate is miniaturized, a desired film having a shape corresponding to the shape of the base film can be easily formed on the base film. It aims to be able to form.

前記の目的を達成するため、本発明は、基板の下地膜が第1の膜と第2の膜を含み、前記第1の膜上に該第1の膜の形状に対応した形状のパターンを形成し、または、前記第2の膜上に該第2の膜の形状に対応した形状のパターンを形成する基板処理方法であって、表面修飾流体により、前記下地膜の前記第1の膜及び前記第2の膜のいずれか一方を表面修飾する表面修飾工程と、第1のポリマーと第2のポリマーとを含むブロック共重合体を、前記下地膜に塗布する塗布工程と、前記基板を加熱し、前記ブロック共重合体を、前記第1の膜の形状及び前記第2の膜の形状に対応した形状に相分離する相分離工程と、相分離された前記ブロック共重合体の前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方を選択的に除去する除去工程と、を含む基板処理成方法。   To achieve the above object, according to the present invention, a base film of a substrate includes a first film and a second film, and a pattern having a shape corresponding to the shape of the first film is formed on the first film. A substrate processing method for forming or forming a pattern having a shape corresponding to the shape of the second film on the second film, wherein the first film and the base film are formed by a surface modifying fluid. A surface modification step of modifying one of the second films, a coating step of applying a block copolymer containing a first polymer and a second polymer to the base film, and heating the substrate A phase separation step of phase-separating the block copolymer into a shape corresponding to the shape of the first film and the shape of the second film, and the first of the block copolymer subjected to phase separation. Removal process for selectively removing either one of the polymer and the second polymer When, the substrate processing forming method comprising.

前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方が選択的に除去された部分に、該部分を充填するように所望の膜を形成する膜形成工程を含むことが好ましい。   It is preferable to include a film forming step of forming a desired film so as to fill the portion where either one of the first polymer and the second polymer is selectively removed.

相分離された前記ブロック共重合体に前記ブロック共重合体を再塗布すると共に、再塗布したブロック共重合体を、既に相分離された第1のポリマー及び第2のポリマーの形状に対応した形状に相分離する積層工程を含むことが好ましい。   The block copolymer is re-coated on the phase-separated block copolymer, and the re-coated block copolymer has a shape corresponding to the shapes of the first polymer and the second polymer that have already been phase-separated. It is preferable to include a laminating step for phase separation.

前記積層工程は複数回行われることが好ましい。   The laminating step is preferably performed a plurality of times.

前記除去工程は、前記相分離工程で相分離されたブロック共重合体及び前記積層工程で相分離されたブロック共重合体について、前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方をまとめて選択的に除去することが好ましい。   In the removal step, the block copolymer phase-separated in the phase separation step and the block copolymer phase-separated in the lamination step are combined with either the first polymer or the second polymer. It is preferable to remove selectively.

前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方がまとめて選択的に除去された部分に、該部分を充填するように所望の膜を形成する膜一括形成工程を含むことが好ましい。   It is preferable to include a film batch forming step of forming a desired film so as to fill a portion where either one of the first polymer and the second polymer is selectively removed collectively.

前記第1の膜は金属膜、前記第2の膜は半導体膜または絶縁膜とすることができる。   The first film may be a metal film, and the second film may be a semiconductor film or an insulating film.

前記金属膜は、コバルト、ニッケル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、銅またはルテニウムから形成することができる。   The metal film can be formed of cobalt, nickel, titanium, titanium nitride, tungsten, tungsten nitride, copper, or ruthenium.

前記半導体膜または前記絶縁膜は、例えば、シリコン半導体膜またはシリコンを含む絶縁膜である。   The semiconductor film or the insulating film is, for example, a silicon semiconductor film or an insulating film containing silicon.

前記表面修飾流体は、Si−N結合を有する化合物の気体または液体を用いることができる。   As the surface modification fluid, a gas or liquid of a compound having a Si—N bond can be used.

前記Si−N結合を有する化合物は、例えばトリメチルシリルジメチルアミンまたはジフェニルメチルジメチルアミノシランである。   The compound having a Si—N bond is, for example, trimethylsilyldimethylamine or diphenylmethyldimethylaminosilane.

前記表面修飾流体は、前記金属膜に反応する官能基を有する化合物の気体または液体であってもよい。   The surface modification fluid may be a gas or liquid of a compound having a functional group that reacts with the metal film.

別な観点による本発明によれば、前記基板処理方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a program that operates on a computer of a control unit that controls the substrate processing system so that the substrate processing method is executed by the substrate processing system.

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。   According to another aspect of the present invention, a readable computer storage medium storing the program is provided.

さらに別な観点による本発明は、基板の下地膜が第1の膜と第2の膜を含み、前記第1の膜上に該第1の膜の形状に対応した形状のパターンを形成し、または、前記第2の膜上に該第2の膜の形状に対応した形状のパターンを形成する基板処理システムであって、表面修飾流体により、前記下地膜の前記第1の膜及び前記第2の膜のいずれか一方を表面修飾する表面修飾装置と、第1のポリマーと第2のポリマーとを含むブロック共重合体を、前記下地膜に塗布する塗布装置と、前記基板を加熱し、前記ブロック共重合体を、前記第1の膜の形状及び前記第2の膜の形状に対応した形状に相分離する相分離装置と、相分離された前記ブロック共重合体の前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方を選択的に除去するポリマー除去装置と、を含むことを特徴としている。   According to yet another aspect of the present invention, the base film of the substrate includes a first film and a second film, and a pattern having a shape corresponding to the shape of the first film is formed on the first film, Alternatively, a substrate processing system for forming a pattern having a shape corresponding to the shape of the second film on the second film, wherein the first film and the second film of the base film are formed by a surface modification fluid. A surface modification device for surface modification of any one of the film, a coating device for applying a block copolymer containing a first polymer and a second polymer to the base film, and heating the substrate, A phase separation device for phase-separating a block copolymer into a shape corresponding to the shape of the first membrane and the shape of the second membrane; the first polymer of the block copolymer phase-separated; A polymer that selectively removes one of the second polymers It is characterized in that it comprises removed by the device.

本発明によれば、基板の下地膜が微細化された場合であっても、下地膜上に該下地膜の形状に対応した形状の所望の膜を容易に形成することができる。   According to the present invention, even when the base film of the substrate is miniaturized, a desired film having a shape corresponding to the shape of the base film can be easily formed on the base film.

本発明の第1の実施の形態に係る基板処理方法を実施する基板処理システム1の構成の概略を示す平面の説明図である。It is explanatory drawing of the plane which shows the outline of a structure of the substrate processing system 1 which enforces the substrate processing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. パターン形成装置の構成の概略を示す平面の説明図である。It is explanatory drawing of the plane which shows the outline of a structure of a pattern formation apparatus. パターン形成装置の構成の概略を示す正面の説明図である。It is explanatory drawing of the front which shows the outline of a structure of a pattern formation apparatus. パターン装置の構成の概略を示す背面の説明図である。It is explanatory drawing of the back surface which shows the outline of a structure of a pattern apparatus. ウェハ処理を説明したフローチャートである。It is a flowchart explaining wafer processing. ウェハ処理時のウェハの様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the wafer at the time of wafer processing. ウェハ処理時のウェハの様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the wafer at the time of wafer processing. 表面修飾流体(表面改質剤とも言う)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a surface modification fluid (it is also called a surface modifier). 本発明の第5の実施形態に係るウェハ処理時のウェハの様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the wafer at the time of the wafer process which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、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要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. In the present specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る基板処理方法を実施する基板処理システム1の構成の概略を示す平面の説明図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an explanatory plan view showing an outline of a configuration of a substrate processing system 1 for performing a substrate processing method according to a first embodiment of the present invention.

基板処理システム1は、パターン形成装置2と、金属膜形成装置3と、絶縁膜形成装置4とを備え、各装置2、3、4はそれぞれ制御部300に接続されている。   The substrate processing system 1 includes a pattern forming device 2, a metal film forming device 3, and an insulating film forming device 4, and each device 2, 3, 4 is connected to the control unit 300.

図2は、パターン形成装置2の平面の説明図であり、図3及び図4は、パターン形成装置2の内部構成の概略を模式的に示す、正面図と背面図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram of a plan view of the pattern forming apparatus 2, and FIGS. 3 and 4 are a front view and a rear view schematically showing an outline of the internal configuration of the pattern forming apparatus 2.

パターン形成装置2は、基板としてのウェハにフォトリソグラフィー処理などにより基板上に所定のパターンを形成するものである。このパターン形成装置2は、図2に示すように複数枚のウェハWを収容したカセットCが搬入出されるカセットステーション10と、ウェハWに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション11と、処理ステーション11に隣接する露光装置12との間でウェハWの受け渡しを行うインターフェイスステーション13とを一体に接続した構成を有している。
なお、パターン形成装置2が処理するウェハWには予め下地膜が形成されている。下地膜は、所定の形状の第1の膜と、別の所定の形状の第2の膜とが含まれ、第1の膜は例えば金属膜、第2の膜は例えば絶縁膜である。
The pattern forming apparatus 2 forms a predetermined pattern on a substrate by photolithography processing or the like on a wafer as a substrate. As shown in FIG. 2, the pattern forming apparatus 2 includes a cassette station 10 in which a cassette C containing a plurality of wafers W is loaded and unloaded, and a processing station including a plurality of various processing apparatuses that perform predetermined processing on the wafers W. 11 and an interface station 13 for transferring the wafer W between the exposure station 12 adjacent to the processing station 11 are integrally connected.
A base film is formed in advance on the wafer W to be processed by the pattern forming apparatus 2. The base film includes a first film having a predetermined shape and a second film having another predetermined shape. The first film is, for example, a metal film, and the second film is, for example, an insulating film.

カセットステーション10には、カセット載置台20が設けられている。カセット載置台20には、基板処理システム1の外部に対してカセットCを搬入出する際に、カセットCを載置するカセット載置板21が複数設けられている。   The cassette station 10 is provided with a cassette mounting table 20. The cassette mounting table 20 is provided with a plurality of cassette mounting plates 21 on which the cassette C is mounted when the cassette C is carried into and out of the substrate processing system 1.

カセットステーション10には、図2に示すようにX方向に延びる搬送路22上を移動自在なウェハ搬送装置23が設けられている。ウェハ搬送装置23は、上下方向及び鉛直軸周り(θ方向)にも移動自在であり、各カセット載置板21上のカセットCと、後述する処理ステーション11の第3のブロックG3の受け渡し装置との間でウェハWを搬送できる。   As shown in FIG. 2, the cassette station 10 is provided with a wafer transfer device 23 that is movable on a transfer path 22 that extends in the X direction. The wafer transfer device 23 is also movable in the vertical direction and the vertical axis direction (θ direction), and includes a cassette C on each cassette mounting plate 21 and a delivery device for a third block G3 of the processing station 11 described later. The wafer W can be transferred between the two.

処理ステーション11には、各種装置を備えた複数例えば4つのブロックG1、G2、G3、G4が設けられている。例えば処理ステーション11の正面側(図2のX方向負方向側)には、第1のブロックG1が設けられ、処理ステーション11の背面側(図2のX方向正方向側)には、第2のブロックG2が設けられている。また、処理ステーション11のカセットステーション10側(図2のY方向負方向側)には、第3のブロックG3が設けられ、処理ステーション11のインターフェイスステーション13側(図2のY方向正方向側)には、第4のブロックG4が設けられている。   The processing station 11 is provided with a plurality of, for example, four blocks G1, G2, G3, and G4 having various devices. For example, the first block G1 is provided on the front side of the processing station 11 (X direction negative direction side in FIG. 2), and the second side is provided on the back side of the processing station 11 (X direction positive direction side in FIG. 2). Block G2 is provided. Further, a third block G3 is provided on the cassette station 10 side (Y direction negative direction side in FIG. 2) of the processing station 11, and the interface station 13 side (Y direction positive direction side in FIG. 2) of the processing station 11 is provided. Is provided with a fourth block G4.

例えば第1のブロックG1には、図3に示すように複数の液処理装置、例えばウェハW上に有機溶剤を供給する、ポリマー除去装置としての有機溶剤供給装置30、ウェハW上にブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布装置31が下から順に重ねられている。   For example, in the first block G1, as shown in FIG. 3, a plurality of liquid processing apparatuses, for example, an organic solvent supplying apparatus 30 as a polymer removing apparatus for supplying an organic solvent onto the wafer W, Block copolymer coating devices 31 for coating the coalesced are stacked in order from the bottom.

例えば、有機溶剤供給装置30、ブロック共重合体塗布装置31は、それぞれ水平方向に3つ並べて配置されている。なお、これら液処理装置の数や配置は、任意に選択できる。   For example, three organic solvent supply devices 30 and three block copolymer coating devices 31 are arranged in the horizontal direction. The number and arrangement of these liquid processing apparatuses can be arbitrarily selected.

また、これら液処理装置では、例えばウェハW上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハW上に塗布液を吐出すると共に、ウェハWを回転させて、塗布液をウェハWの表面に拡散させる。   In these liquid processing apparatuses, for example, spin coating for applying a predetermined coating liquid onto the wafer W is performed. In spin coating, for example, a coating liquid is discharged onto the wafer W from a coating nozzle, and the wafer W is rotated to diffuse the coating liquid to the surface of the wafer W.

なお、ブロック共重合体塗布装置31でウェハW上に塗布されるブロック共重合体は第1のモノマーと第2のモノマーが直鎖状に重合した、第1のポリマー(第1のモノマーの重合体)と第2のポリマー(第2のモノマーの重合体)とを有する高分子(共重合体)である。第1のポリマーとしては、親水性(極性)を有する親水性ポリマーが用いられ、第2のポリマーとしては、疎水性(非極性)を有する疎水性ポリマーが用いられる。本実施の形態では、ブロック共重合体における親水性ポリマーの分子量の比率は約40%〜60%であり、ブロック共重合体における疎水性ポリマーの分子量の比率は約60%〜40%である。また、親水性ポリマーとして例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)が用いられ、疎水性ポリマーとしては例えばポリスチレン(PS)が用いられる。以下、ポリスチレン(PS)とポリメチルメタクリレート(PMMA)とのブロック共重合体をPS−b−PMMAという。   Note that the block copolymer applied on the wafer W by the block copolymer coating device 31 is a first polymer in which the first monomer and the second monomer are linearly polymerized (the weight of the first monomer). A polymer (copolymer) having a polymer) and a second polymer (polymer of the second monomer). As the first polymer, a hydrophilic polymer having hydrophilicity (polarity) is used, and as the second polymer, a hydrophobic polymer having hydrophobicity (nonpolarity) is used. In the present embodiment, the ratio of the molecular weight of the hydrophilic polymer in the block copolymer is about 40% to 60%, and the ratio of the molecular weight of the hydrophobic polymer in the block copolymer is about 60% to 40%. Further, for example, polymethyl methacrylate (PMMA) is used as the hydrophilic polymer, and polystyrene (PS) is used as the hydrophobic polymer. Hereinafter, a block copolymer of polystyrene (PS) and polymethyl methacrylate (PMMA) is referred to as PS-b-PMMA.

そして、ブロック共重合体塗布装置31が塗布するのは、PS−b−PMMAを溶剤により溶液状としたものである。なお、溶剤は、PS−b−PMMAを構成するPS及びPMMAと相溶性の高いものであれば特に限定されることなく、例えばトルエン、プロピレングリコール・モノメチルエーテル・アセテート(PGMEA)などである。   The block copolymer coating device 31 applies PS-b-PMMA in solution with a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it is highly compatible with PS and PMMA constituting PS-b-PMMA, and examples thereof include toluene and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA).

例えば第2のブロックG2には、図4に示すように、ウェハWの熱処理を行う熱処理装置40、表面修飾流体によりウェハWの下地膜を選択的に表面修飾する表面修飾装置41、ブロック共重合体塗布装置31でウェハW上に塗布されたブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置42、ウェハWに対して紫外線を照射する紫外線照射装置43が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置40は、ウェハWを載置して加熱する熱板と、ウェハWを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。なお、ポリマー分離装置42もウェハWに対して熱処理を施す装置であり、その構成は熱処理装置40と同様である。紫外線照射装置43は、ウェハWを載置する載置台と、載置台の上のウェハWに対して例えば波長が172nmの紫外線を照射する紫外線照射部を有している。熱処理装置40、表面修飾装置41、ポリマー分離装置42、紫外線照射装置43の数や配置は、任意に選択できる。   For example, in the second block G2, as shown in FIG. 4, a heat treatment apparatus 40 that performs heat treatment of the wafer W, a surface modification apparatus 41 that selectively surface-modifies the base film of the wafer W with a surface modification fluid, A polymer separating device 42 for phase-separating the block copolymer applied on the wafer W by the coalescing device 31 into a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer, and an ultraviolet irradiation device 43 for irradiating the wafer W with ultraviolet rays are in the vertical direction. They are arranged side by side in the horizontal direction. The heat treatment apparatus 40 includes a hot plate for placing and heating the wafer W and a cooling plate for placing and cooling the wafer W, and can perform both heat treatment and cooling treatment. The polymer separation device 42 is also a device that performs heat treatment on the wafer W, and the configuration thereof is the same as that of the heat treatment device 40. The ultraviolet irradiation device 43 includes a mounting table on which the wafer W is mounted, and an ultraviolet irradiation unit that irradiates the wafer W on the mounting table with, for example, ultraviolet light having a wavelength of 172 nm. The number and arrangement of the heat treatment apparatus 40, the surface modification apparatus 41, the polymer separation apparatus 42, and the ultraviolet irradiation apparatus 43 can be arbitrarily selected.

例えば第3のブロックG3には、複数の受け渡し装置50、51、52、53、54、55、56が下から順に設けられている。また、第4のブロックG4には、複数の受け渡し装置60、61、62が下から順に設けられている。   For example, in the third block G3, a plurality of delivery devices 50, 51, 52, 53, 54, 55, and 56 are provided in order from the bottom. The fourth block G4 is provided with a plurality of delivery devices 60, 61, 62 in order from the bottom.

図2に示すように第1のブロックG1〜第4のブロックG4に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Dが形成されている。ウェハ搬送領域Dには、例えばY方向、X方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有する、ウェハ搬送装置70が複数配置されている。ウェハ搬送装置70は、ウェハ搬送領域D内を移動し、周囲の第1のブロックG1、第2のブロックG2、第3のブロックG3及び第4のブロックG4内の所定の装置にウェハWを搬送できる。   As shown in FIG. 2, a wafer transfer region D is formed in a region surrounded by the first block G1 to the fourth block G4. In the wafer transfer region D, for example, a plurality of wafer transfer devices 70 having transfer arms that are movable in the Y direction, the X direction, the θ direction, and the vertical direction are arranged. The wafer transfer device 70 moves in the wafer transfer area D and transfers the wafer W to a predetermined device in the surrounding first block G1, second block G2, third block G3, and fourth block G4. it can.

また、ウェハ搬送領域Dには、第3のブロックG3と第4のブロックG4との間で直線的にウェハWを搬送するシャトル搬送装置80が設けられている。   Further, in the wafer transfer region D, a shuttle transfer device 80 that transfers the wafer W linearly between the third block G3 and the fourth block G4 is provided.

シャトル搬送装置80は、例えばY方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置80は、ウェハWを支持した状態でY方向に移動し、第3のブロックG3の受け渡し装置52と第4のブロックG4の受け渡し装置62との間でウェハWを搬送できる。   The shuttle transport device 80 is movable linearly in the Y direction, for example. The shuttle transfer device 80 moves in the Y direction while supporting the wafer W, and can transfer the wafer W between the transfer device 52 of the third block G3 and the transfer device 62 of the fourth block G4.

図2に示すように第3のブロックG3のX方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置90が設けられている。ウェハ搬送装置90は、例えばX方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置90は、ウェハWを支持した状態で上下に移動して、第3のブロックG3内の各受け渡し装置にウェハWを搬送できる。   As shown in FIG. 2, a wafer transfer device 90 is provided next to the third block G3 on the positive side in the X direction. The wafer transfer device 90 has a transfer arm that is movable in the X direction, the θ direction, and the vertical direction, for example. The wafer transfer device 90 moves up and down while supporting the wafer W, and can transfer the wafer W to each delivery device in the third block G3.

インターフェイスステーション13には、ウェハ搬送装置91と受け渡し装置92が設けられている。ウェハ搬送装置91は、例えばY方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置91は、例えば搬送アームにウェハWを支持して、第4のブロックG4内の各受け渡し装置、受け渡し装置92及び露光装置12との間でウェハWを搬送できる。   The interface station 13 is provided with a wafer transfer device 91 and a delivery device 92. The wafer transfer device 91 has a transfer arm that is movable in the Y direction, the θ direction, and the vertical direction, for example. For example, the wafer transfer device 91 can transfer the wafer W between each transfer device, the transfer device 92, and the exposure device 12 in the fourth block G4 by supporting the wafer W on the transfer arm.

図1の説明に戻る。
金属膜形成装置3は、ウェハ上に金属膜を形成するものである。金属膜形成装置3における金属膜の成膜は例えばPVD(Physical Vapor Deposition)により行われる。
絶縁膜形成装置4は、ウェハ上に層間絶縁膜を形成するものである。絶縁膜形成装置4における層間絶縁膜の形成は例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)により行われる。
Returning to the description of FIG.
The metal film forming apparatus 3 forms a metal film on a wafer. The metal film is formed in the metal film forming apparatus 3 by, for example, PVD (Physical Vapor Deposition).
The insulating film forming apparatus 4 forms an interlayer insulating film on a wafer. Formation of the interlayer insulating film in the insulating film forming apparatus 4 is performed by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition).

制御部300は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、基板処理システム1におけるウェハの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム1におけるウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Hに記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部300にインストールされたものであってもよい。   The control unit 300 is a computer, for example, and has a program storage unit (not shown). The program storage unit stores a program for controlling wafer processing in the substrate processing system 1. The program storage unit also stores a program for controlling the operation of driving systems such as the above-described various processing apparatuses and transfer apparatuses to realize wafer processing in the substrate processing system 1. The program is recorded on a computer-readable storage medium H such as a computer-readable hard disk (HD), a flexible disk (FD), a compact disk (CD), a magnetic optical desk (MO), or a memory card. May have been installed in the control unit 300 from the storage medium.

本実施の形態に係る基板処理システム1は以上のように構成されている。次に、以上のように構成された基板処理システム1を用いて行われるウェハ処理について説明する。図5は、かかるウェハ処理の主な工程の例を示すフローチャートである。図6及び図7は、上記ウェハ処理時のウェハの様子を示す図である。また、図6(A)〜(D)及び図7(A)〜(E)はウェハの上面を示し、図6(a)〜(d)及び図7(a)〜(e)は、図6(A)〜(D)及び図7(A)〜(E)に対応するものであり、ウェハ中心部の断面を示す。図8は、表面修飾流体(表面改質剤とも言う)の例を示す図である。   The substrate processing system 1 according to the present embodiment is configured as described above. Next, wafer processing performed using the substrate processing system 1 configured as described above will be described. FIG. 5 is a flowchart showing an example of main steps of such wafer processing. 6 and 7 are views showing the state of the wafer during the wafer processing. FIGS. 6A to 6D and FIGS. 7A to 7E show the top surface of the wafer, and FIGS. 6A to 6D and FIGS. 7A to 7E are diagrams. This corresponds to FIGS. 6 (A) to (D) and FIGS. 7 (A) to (E), and shows a cross section of the wafer center. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a surface modifying fluid (also referred to as a surface modifier).

先ず、下地膜が形成されたウェハWを複数収納したカセットCが、パターン形成装置2のカセットステーション10に搬入される。カセットC内の各ウェハWは、順次処理ステーション11の熱処理装置40に搬送されて温度調節される。
本例のウェハWには、図6(A)及び図6(a)に示すように、下地膜としての金属膜401と絶縁膜402が、直線状に交互に並ぶように形成されている。
First, a cassette C containing a plurality of wafers W on which a base film is formed is carried into the cassette station 10 of the pattern forming apparatus 2. Each wafer W in the cassette C is sequentially transferred to the heat treatment apparatus 40 of the processing station 11 and the temperature is adjusted.
On the wafer W of this example, as shown in FIGS. 6A and 6A, metal films 401 and insulating films 402 as base films are formed so as to be alternately arranged in a straight line.

その後ウェハWは、表面修飾装置41に搬送され、図6(B)及び図6(b)に示すように、ウェハWの下地膜の金属膜401と絶縁膜402のうち、表面修飾流体によって絶縁膜402の表面402aのみ選択的に表面修飾され、DSA(Directed Self-Assembly)膜の形成が可能とされる(表面修飾工程。図6の工程S1)。通常の表面修飾流体を用いた場合、下字膜の金属膜と絶縁膜の両方が表面に露出している場合、両方が表面修飾されてしまう。そこで、本実施形態では、表面修飾流体として図8のようにSi−N結合を有する有機化合物の気体を用いる。より具体的には、トリメチルシリルジメチルアミン(TMSDMA)を用いる。   Thereafter, the wafer W is transferred to the surface modification device 41, and is insulated by the surface modification fluid among the metal film 401 and the insulating film 402 of the base film of the wafer W as shown in FIGS. 6B and 6B. Only the surface 402a of the film 402 is selectively surface-modified, and a DSA (Directed Self-Assembly) film can be formed (surface modification step; step S1 in FIG. 6). When a normal surface modification fluid is used, if both the metal film and the insulating film of the lower-character film are exposed on the surface, both are surface-modified. Therefore, in this embodiment, an organic compound gas having a Si—N bond is used as the surface modification fluid as shown in FIG. More specifically, trimethylsilyldimethylamine (TMSDMA) is used.

TMSDMAを用いれば、例えば、金属膜401がコバルト膜(Co)、絶縁膜402が熱酸化により形成されたシリコン酸化膜であった場合、絶縁膜402が選択的に表面修飾され、具体的には、TMSDMAのSi−N結合が解離して得られるトリメチルシリル基が絶縁膜402の表面に結合される。金属膜401については表面修飾されない。TMSDMAによる選択的表面修飾処理は、例えば、TMSDMAがキャリアガスとしての窒素と共に所定流量で導入される気体雰囲気内に所定時間(例えば5分)保持する処理である。   When TMSDMA is used, for example, when the metal film 401 is a cobalt film (Co) and the insulating film 402 is a silicon oxide film formed by thermal oxidation, the insulating film 402 is selectively surface-modified. The trimethylsilyl group obtained by dissociating the Si—N bond of TMSDMA is bonded to the surface of the insulating film 402. The metal film 401 is not surface-modified. The selective surface modification treatment by TMSDMA is, for example, a treatment for holding TMSDMA in a gas atmosphere introduced at a predetermined flow rate together with nitrogen as a carrier gas for a predetermined time (for example, 5 minutes).

選択的表面修飾後、ウェハWは、熱処理装置40に搬送され、加熱され、温度調節される。   After the selective surface modification, the wafer W is transferred to the heat treatment apparatus 40, heated, and temperature-adjusted.

その後ウェハWは、ブロック共重合体塗布装置31に搬送される。ブロック共重合体塗布装置31では、図6(C)及び図6(c)に示すように、絶縁膜402の表面402aのみ選択的に疎水化されたウェハWの下地膜上に、PS−b−PMMA403が塗布される(ブロック共重合体塗布工程。図6の工程S2)。   Thereafter, the wafer W is transferred to the block copolymer coating device 31. In the block copolymer coating apparatus 31, as shown in FIG. 6C and FIG. 6C, only the surface 402a of the insulating film 402 is selectively hydrophobized on the base film of the wafer W by PS-b. -PMMA403 is apply | coated (block copolymer application process. Process S2 of FIG. 6).

次にウェハWは、ポリマー分離装置42に搬送され、所定の温度で熱処理が行われる。これにより、ウェハW上のPS−b−PMMA403が、図6(D)及び図6(d)に示すように、PMMA404とPS405に相分離される(ポリマー分離工程。図6の工程S3)。ここで、PS405に近い構造を有する官能基を含むトリメチルシリル基によって、下地膜のうち絶縁膜402が選択的に表面修飾されているため、PS405が、絶縁膜402の形状に対応した直線状に相分離される。また、PMMA404は、PS405とPS405との間に位置するように、金属膜401の形状に対応した直線状に相分離される。この結果、PMMA404とPS405が所望の形状に相分離する。   Next, the wafer W is transferred to the polymer separation device 42 and subjected to heat treatment at a predetermined temperature. As a result, PS-b-PMMA 403 on wafer W is phase-separated into PMMA 404 and PS 405 as shown in FIGS. 6D and 6D (polymer separation step; step S3 in FIG. 6). Here, since the insulating film 402 of the base film is selectively surface-modified with a trimethylsilyl group including a functional group having a structure close to that of the PS 405, the PS 405 has a linear shape corresponding to the shape of the insulating film 402. To be separated. In addition, the PMMA 404 is phase-separated linearly corresponding to the shape of the metal film 401 so as to be positioned between the PS 405 and the PS 405. As a result, PMMA 404 and PS 405 are phase-separated into a desired shape.

ポリマー分離装置42でブロック共重合体403を相分離させた後、ウェハWは、紫外線照射装置43に搬送される。紫外線照射装置43では、ウェハWに紫外線を照射することで、PMMA404の結合鎖を切断すると共に、PS405を架橋反応させる(図6の工程S4)。   After the block copolymer 403 is phase-separated by the polymer separation device 42, the wafer W is transferred to the ultraviolet irradiation device 43. The ultraviolet irradiation device 43 irradiates the wafer W with ultraviolet rays, thereby breaking the bond chain of the PMMA 404 and causing the PS405 to undergo a crosslinking reaction (step S4 in FIG. 6).

次にウェハWは、有機溶剤供給装置30に搬送される。有機溶剤供給装置30では、ウェハWに極性を有する有機溶剤(極性有機溶剤)が供給される。極性有機溶剤としては、例えばIPA(イソプロピルアルコール)などが用いられる。これにより、紫外線照射で結合鎖が切断されたPMMA404が有機溶剤により溶解され、ウェハWからPS405が選択的に除去される(ポリマー除去工程。図6の工程S5)。その結果、図7(A)及び図7(a)に示すように、PS405によりラインパターン406が形成される。   Next, the wafer W is transferred to the organic solvent supply device 30. In the organic solvent supply device 30, a polar organic solvent (polar organic solvent) is supplied to the wafer W. For example, IPA (isopropyl alcohol) is used as the polar organic solvent. As a result, the PMMA 404 whose bond chain has been cut by ultraviolet irradiation is dissolved by the organic solvent, and the PS 405 is selectively removed from the wafer W (polymer removal step; step S5 in FIG. 6). As a result, as shown in FIGS. 7A and 7A, a line pattern 406 is formed by PS405.

その後ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって受け渡し装置50に搬送され、
その後カセットステーション10のウェハ搬送装置23によって所定のカセット載置板21のカセットCに搬送される。その後、カセットCすなわちウェハWは金属膜形成装置3に搬送される。
Thereafter, the wafer W is transferred to the delivery device 50 by the wafer transfer device 70,
Thereafter, the wafer is transferred to the cassette C of the predetermined cassette mounting plate 21 by the wafer transfer device 23 of the cassette station 10. Thereafter, the cassette C, that is, the wafer W is transferred to the metal film forming apparatus 3.

金属膜形成装置3において、ラインパターン406が形成されたウェハW上に金属膜がPVDにより堆積され、適宜不要な金属膜がCMPにより除去され、これにより、図7(B)及び図7(b)に示すように、ラインパターン406内を充填するように金属膜407が形成される(配線形成工程、図6のステップS6)。この金属膜407が配線を構成する。下地の金属膜401と、ラインパターン406内に充填された金属膜407は同種の金属で形成されることが好ましい。   In the metal film forming apparatus 3, a metal film is deposited by PVD on the wafer W on which the line pattern 406 is formed, and unnecessary metal films are appropriately removed by CMP, whereby FIG. 7B and FIG. ), A metal film 407 is formed so as to fill the line pattern 406 (wiring forming step, step S6 in FIG. 6). This metal film 407 constitutes a wiring. The underlying metal film 401 and the metal film 407 filled in the line pattern 406 are preferably formed of the same kind of metal.

その後、ウェハWは、不図示のエッチング装置に搬送され、PS405がエッチングされ、図7(C)及び図7(c)に示すように、金属膜407が絶縁膜402より突出する形状となる(エッチング工程、図6のステップS7)。PS405のエッチングは例えば酸素(O)を主体としたドライエッチングにより行うことができる。 Thereafter, the wafer W is transferred to an etching apparatus (not shown), the PS 405 is etched, and the metal film 407 protrudes from the insulating film 402 as shown in FIGS. 7C and 7C. Etching process, step S7 in FIG. The etching of PS405 can be performed by dry etching mainly composed of oxygen (O 2 ), for example.

次いで、ウェハWは、絶縁膜形成装置4に搬送され、図7(D)及び図7(d)に示すように、CVDにより絶縁膜408がウェハW全体に形成される(絶縁膜形成工程、図6のステップS8)。そして、ウェハWは、不図示の研磨装置に搬送され、図7(E)及び図7(e)に示すように、研磨装置によるCMPにより絶縁膜408が研磨されて、ウェハWの表面を平坦にすると共に、配線としての金属膜407が露出される(研磨工程、図6のステップS9)。   Next, the wafer W is transferred to the insulating film forming apparatus 4, and an insulating film 408 is formed on the entire wafer W by CVD as shown in FIGS. 7D and 7D (insulating film forming step, Step S8 in FIG. Then, the wafer W is transferred to a polishing apparatus (not shown), and as shown in FIGS. 7E and 7E, the insulating film 408 is polished by CMP by the polishing apparatus to flatten the surface of the wafer W. In addition, the metal film 407 as the wiring is exposed (polishing step, step S9 in FIG. 6).

以上の工程により、基板の、所定の形状を有する下地膜上に、該下地膜の形状に対応した形状の所望の膜、本例では金属膜及び絶縁膜を形成することができる。また、本実施形態では、マルチパターニングを用いずに、表面修飾とDSA技術により、所望の膜を形成しているため、基板の下地膜が微細化された場合であっても、下地膜上に該下地膜の形状に対応した形状の所望の膜を容易に形成することができる。さらに、マルチパターニングを用いていないため低コストで成膜することができる。   Through the above steps, a desired film having a shape corresponding to the shape of the base film, in this example, a metal film and an insulating film can be formed on the base film having a predetermined shape on the substrate. In the present embodiment, since a desired film is formed by surface modification and DSA technology without using multi-patterning, even if the base film of the substrate is miniaturized, it is formed on the base film. A desired film having a shape corresponding to the shape of the base film can be easily formed. Furthermore, since multi-patterning is not used, the film can be formed at low cost.

また、表面修飾材として気体を用いることにより以下の効果がある。すなわち、一般にフィルタを液体よりも気体の方が桁違いに異物を捕集できる。そのため、表面修飾材を気体にし、表面修飾処理前にフィルタを通すことで、異物をほとんどゼロにすることができる。また、気体の方が使用量や均一性についても優れている。   Moreover, the following effects are obtained by using gas as the surface modifier. That is, in general, a filter can collect foreign substances by orders of magnitude more than liquid. Therefore, the foreign substance can be made almost zero by making the surface modifying material a gas and passing the filter before the surface modifying treatment. In addition, gas is superior in terms of usage and uniformity.

表面修飾流体としてTMSDMAの気体を用いる場合、選択的に表面修飾される下地膜の絶縁膜は、TMSDMAのトリメチルシリル基が結合するものであれば良く、選択的に表面修飾されない下地膜の金属膜は、TMSDMAのトリメチルシリル基との結合が少ないものであれば良い。この点を、トリメチルシリル基が結合することにより疎水化することを踏まえて言い換えると、下地の絶縁膜は、以下の実験を行ったときに、少なくとも純水の接触角が約90度となる膜が好ましく、下地膜の金属膜は少なくとも同接触角が70度以下となる膜が好ましい。   When TMSDMA gas is used as the surface modification fluid, the insulating film of the base film that is selectively surface-modified may be one that binds to the trimethylsilyl group of TMSDMA, and the metal film of the base film that is not selectively surface-modified is As long as the bond with the trimethylsilyl group of TMSDMA is small. In other words, based on the fact that the trimethylsilyl group is combined to make it hydrophobic, the underlying insulating film is a film having a contact angle of at least about 90 degrees with pure water when the following experiment is performed. Preferably, the metal film of the base film is preferably a film having a contact angle of 70 degrees or less.

当該実験では、各種膜のサンプルをアセトン、IPAの順で有機洗浄した後、乾燥させ、次に1000mJ/cmの紫外線(波長172m)を窒素雰囲気(酸素濃度50ppm以下)で照射する。これにより、表面に吸着した有機系不純物を除去する。また、下地膜の絶縁膜の表面には、多くのアルキル基(メチル基やアルキル基等)が存在する場合があり、この場合、表面修飾流体から得られる官能基に対する該表面の反応性も弱くなる。上記紫外線を照射することで、表面に存在するアルキル基が脱離されて、表面修飾流体から得られる官能基(この例ではトリメチルシリル基)が反応できるサイトができる。なお、下地膜の絶縁膜の表面の官能基に対する反応性が高い場合は、この紫外線照射は不要である。 In this experiment, samples of various membranes were organically washed in the order of acetone and IPA, then dried, and then irradiated with ultraviolet rays (wavelength 172 m) of 1000 mJ / cm 2 in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration of 50 ppm or less). Thereby, organic impurities adsorbed on the surface are removed. In addition, many alkyl groups (such as methyl groups and alkyl groups) may exist on the surface of the insulating film of the base film, and in this case, the reactivity of the surface with respect to the functional group obtained from the surface modification fluid is weak. Become. By irradiating with the ultraviolet rays, an alkyl group present on the surface is eliminated, and a site capable of reacting with a functional group (trimethylsilyl group in this example) obtained from the surface modification fluid is formed. In addition, when the reactivity with respect to the functional group of the surface of the insulating film of a base film is high, this ultraviolet irradiation is unnecessary.

そして、キャリアガスとして窒素を10L/min(リットル毎分)で流している状態で、室温の気化器にTMSDMAを注入して、各膜のサンプルをTMSDAの気体に5分間晒した後、PGMEAでリンスし乾燥し、その後各膜のサンプルの純水の接触角を測定する。   Then, with nitrogen flowing at 10 L / min (liters per minute) as a carrier gas, TMSDMA was injected into the vaporizer at room temperature, and each film sample was exposed to TMSDA gas for 5 minutes, and then PGMEA was used. Rinse and dry, then measure the contact angle of pure water of each membrane sample.

上述の実験で純水の接触角が約90度となったもの、すなわち、表面修飾流体としてTMSDMAの気体を用いて選択的に表面修飾される下地膜の絶縁膜として適した膜は、前述の熱酸化による酸化シリコン膜(SiO)の他、シリコン酸窒化膜(SiON)、シリコン窒化膜(SiN)、シリコン含有反射防止コーティング膜(SiARC)等のSiを含む絶縁膜である。Siを含む絶縁膜としては、他に、例えば、アプライド・マテリアルズ(Applied
Materials)社製の商品Black Diamondにより形成可能炭素添加シリコン酸化膜(SiOC系膜)や、シリカ(SiO)を溶剤に溶かして液体とし該液体をスピンコートして形成される膜(SOG)も挙げられる。また、Si半導体膜も上記接触角が約90度であり下地膜の非導体膜に用いることができる。以下の説明では、説明の簡易化のため、Siを含む絶縁体にSI半導体膜が含まれているものとする。
In the above experiment, a pure water contact angle of about 90 degrees, that is, a film suitable as an insulating film for a base film that is selectively surface-modified using a TMSDMA gas as a surface-modifying fluid, is described above. In addition to a silicon oxide film (SiO 2 ) formed by thermal oxidation, it is an insulating film containing Si such as a silicon oxynitride film (SiON), a silicon nitride film (SiN), a silicon-containing antireflection coating film (SiARC). Other insulating films containing Si include, for example, Applied Materials (Applied Materials).
Materials added by the product Black Diamond manufactured by Materials) Carbon-added silicon oxide film (SiOC-based film), and a film (SOG) formed by dissolving silica (SiO 2 ) in a solvent and spin-coating the liquid Can be mentioned. Also, the Si semiconductor film has a contact angle of about 90 degrees and can be used as a non-conductor film as a base film. In the following description, for the sake of simplicity, it is assumed that an SI semiconductor film is included in an insulator containing Si.

一方、上述の実験で純水の接触角が70度以下となったもの、すなわち、表面修飾流体としてTMSDMAの気体を用いる場合に下地膜の金属膜として適した膜は、前述のCoの他、ニッケル膜(Ni)、チタン膜(Ti)、窒化チタン膜(TiN)、タングステン膜(W)、窒化タングステン膜(WN)、銅膜(Cu)、ルテニウム膜(Ru)である。なお、TMSDMAのジメチルアミノ基との結合のし易い金属膜であっても、結合し難い金属膜であってもよい。CoやNiについてはメッキにより成膜できるため、下地膜の金属膜としてより適している。   On the other hand, when the pure water contact angle is 70 degrees or less in the above-described experiment, that is, when a TMSDMA gas is used as the surface modification fluid, a film suitable as a metal film of the base film is the above Co, A nickel film (Ni), a titanium film (Ti), a titanium nitride film (TiN), a tungsten film (W), a tungsten nitride film (WN), a copper film (Cu), and a ruthenium film (Ru). Note that a metal film that is easily bonded to the dimethylamino group of TMSDMA or a metal film that is difficult to bond may be used. Since Co and Ni can be formed by plating, they are more suitable as a metal film for the base film.

なお、以上の例では、基板の下地膜に含まれる金属膜上に金属膜(配線)を形成していたが、基板の下地膜に含まれる金属膜上に金属以外の所望の膜を形成するようにしてもよい。また、基板の下地膜に含まれる金属膜以外の絶縁膜上に所望の膜を形成するようにしてもよい。   In the above example, the metal film (wiring) is formed on the metal film included in the base film of the substrate, but a desired film other than metal is formed on the metal film included in the base film of the substrate. You may do it. Further, a desired film may be formed on an insulating film other than the metal film included in the base film of the substrate.

<第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、下地膜を選択的に表面修飾する表面修飾流体としてTMSDMAの気体を用いていたが、第2の実施の形態では表面修飾流体としてTMSDMAの液体を用いる。
<Second Embodiment>
In the first embodiment, TMSDMA gas is used as the surface modification fluid for selectively modifying the surface of the base film. However, in the second embodiment, TMSDMA liquid is used as the surface modification fluid.

表面修飾流体としてTMSDMAの液体を用いる場合、選択的に表面修飾される下地膜の絶縁膜は、以下の実験を行ったときに、少なくとも純水の接触角が約90度となる膜が好ましく、下地膜の金属膜は少なくとも同接触角が70度以下となる膜が好ましい。   When a TMSDMA liquid is used as the surface modifying fluid, the insulating film of the base film that is selectively surface modified is preferably a film having a pure water contact angle of about 90 degrees when the following experiment is performed. The metal film of the base film is preferably a film having at least the same contact angle of 70 degrees or less.

当該実験では、各種膜のサンプルをアセトン、IPAの順で有機洗浄した後、乾燥させ、次に1000mJ/cmの紫外線(波長172m)を窒素雰囲気(酸素濃度50ppm以下)で照射する。そして、液体のTMSDMAに各膜のサンプルを5秒間浸漬した後、PGMEAでリンスし乾燥し、その後各膜のサンプルの純水の接触角を測定する。 In this experiment, samples of various membranes were organically washed in the order of acetone and IPA, then dried, and then irradiated with ultraviolet rays (wavelength 172 m) of 1000 mJ / cm 2 in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration of 50 ppm or less). Then, after immersing each film sample in liquid TMSDMA for 5 seconds, rinsing with PGMEA and drying, the contact angle of pure water of each film sample is then measured.

上述の試験で純水の接触角が約90度となったもの、すなわち、表面修飾流体としてTMSDMAの液体を用いて選択的に表面修飾される下地膜の絶縁膜として適した膜は、SiO、SiON、SiN、SiARC、SiOC系膜、SOG等のSiを含む絶縁膜や、Si半導体膜である。 A film having a pure water contact angle of about 90 degrees in the above-described test, that is, a film suitable as an insulating film for a base film that is selectively surface-modified using a TMSDMA liquid as a surface-modifying fluid is SiO 2. SiON, SiN, SiARC, SiOC-based films, SOG, and other Si-containing insulating films, and Si semiconductor films.

一方、上述の試験で純水の接触角が70度となったもの、すなわち、表面修飾流体としてTMSDMAの気体を用いる場合に下地膜の金属膜として適した膜は、Co、Ni、Ti、TiN、W、WN、Cu、Ruである。   On the other hand, when the contact angle of pure water is 70 degrees in the above-described test, that is, when a TMSDMA gas is used as the surface modifying fluid, films suitable for the metal film of the base film are Co, Ni, Ti, TiN. , W, WN, Cu, Ru.

<第3の実施形態>
第1及び第2の実施の形態では、下地膜を選択的に表面修飾する表面修飾流体としてTMSDMAの気体または液体を用いていたが、第3の実施の形態では表面修飾流体としてジフェニルメチルジメチルアミノシラン(DPMDMAS)の気体を用いる。DPMDMASに含まれるジフェニルメチルシランが絶縁膜に選択的に反応するため有効である。
<Third Embodiment>
In the first and second embodiments, TMSDMA gas or liquid is used as the surface modification fluid for selectively surface-modifying the undercoat film. However, in the third embodiment, diphenylmethyldimethylaminosilane is used as the surface modification fluid. (DPMDMAS) gas is used. This is effective because diphenylmethylsilane contained in DPMDMAS selectively reacts with the insulating film.

表面修飾流体としてDPMDMASの気体を用いる場合、ジフェニルメチルシランにより選択的に表面修飾される下地膜の絶縁膜は、以下の実験を行ったときに、少なくとも純水の接触角が約80度となる膜が好ましく、下地膜の金属膜は少なくとも同接触角が70度以下となる膜が好ましい。ジフェニルメチルシランと反応した表面は疎水性を有するからである。   In the case of using DPMDMAS gas as the surface modification fluid, the insulating film of the base film that is selectively surface-modified with diphenylmethylsilane has a contact angle of at least about 80 degrees with pure water when the following experiment is performed. A film is preferable, and the metal film of the base film is preferably a film having at least the same contact angle of 70 degrees or less. This is because the surface reacted with diphenylmethylsilane has hydrophobicity.

当該実験では、各種膜のサンプルをアセトン、IPAの順で有機洗浄した後、乾燥させ、次に1000mJ/cmの紫外線(波長172m)を窒素雰囲気(酸素濃度50ppm以下)で照射する。そして、キャリアガスとして窒素を10L/min(リットル毎分)で流している状態で、180℃の気化器にDPMDMASを注入して、各膜のサンプルをDPMDMASの気体に5分間晒す。この際、ウェハ及びウェハまでの配管系路は全て120℃に加熱する。その後、PGMEAでリンスし乾燥し、その後各膜のサンプルの純水の接触角を測定する。 In this experiment, samples of various membranes were organically washed in the order of acetone and IPA, then dried, and then irradiated with ultraviolet rays (wavelength 172 m) of 1000 mJ / cm 2 in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration of 50 ppm or less). Then, with nitrogen flowing at 10 L / min (liters per minute) as a carrier gas, DPMDMAS is injected into a vaporizer at 180 ° C., and each film sample is exposed to the DPMDMAS gas for 5 minutes. At this time, the wafer and the piping system path to the wafer are all heated to 120 ° C. Then, it rinses with PGMEA and dries, Then, the contact angle of the pure water of the sample of each film | membrane is measured.

上述の試験で純水の接触角が約80度となったもの、すなわち、表面修飾流体としてDPMDMASの気体を用いる場合に選択的に表面修飾される下地膜の絶縁膜として適した膜は、TMSDMAの気体を用いる場合と同様、SiO、SiON、SiN、SiARC、SiOC系膜、SOG等のSiを含む絶縁膜や、Si半導体膜である。 A film having a pure water contact angle of about 80 degrees in the above-described test, that is, a film suitable as an insulating film for a base film that is selectively surface-modified when a DPDMAS gas is used as a surface-modifying fluid, is TMSDMA. As in the case of using this gas, it is an insulating film containing Si such as SiO 2 , SiON, SiN, SiARC, SiOC-based film, SOG, or Si semiconductor film.

一方、上述の試験で純水の接触角が70度となったもの、すなわち、表面修飾流体としてDPMDMASの気体を用いる場合に下地膜の金属膜として適した膜は、TMSDMAの気体を用いる場合と同様、Co、Ni、Ti、TiN、W、WN、Cu、Ruである。   On the other hand, in the case where the pure water contact angle is 70 degrees in the above-described test, that is, when a PMPMAS gas is used as the surface modification fluid, a film suitable as a metal film of the base film uses a TMSDMA gas. Similarly, Co, Ni, Ti, TiN, W, WN, Cu, and Ru.

なお、DPMDMASの液体は、表面修飾が完了するまでの時間、すなわち、DPMDMASのジフェニルメチルシリル基が結合するまでに長時間を要するため、DMPDMASを表面修飾材として用いる場合は、気体として用いることが好ましい。   The liquid of DPMDMAS requires a long time until the surface modification is completed, that is, it takes a long time for the diphenylmethylsilyl group of DPMDMAS to be bonded. preferable.

また、本実施形態のDMPDMASのように表面修飾剤の沸点が高い場合には、加熱することにより気体として供給することが好ましく、また、ウェハまでの途中経路で結露防止のために、途中経路やウェハ本体を加熱することが好ましい。   Further, when the boiling point of the surface modifier is high as in the DMPDMAS of this embodiment, it is preferable to supply it as a gas by heating, and in order to prevent dew condensation on the way to the wafer, It is preferable to heat the wafer body.

また、表面修飾剤は、下地膜の絶縁膜を選択的に表面修飾しPS−b−PMMAを用いたDSAを可能とするものであり、第1〜第3の実施の形態で用いたTMSDMAやDPMDMASに限られず、他のSi−N結合を有する有機化合物であってもよい。   Further, the surface modifier selectively changes the surface of the insulating film of the base film and enables DSA using PS-b-PMMA. The TMSDMA used in the first to third embodiments The organic compound is not limited to DPMDMAS, and may be another organic compound having a Si-N bond.

Siを含む絶縁膜を選択的に表面修飾しPS−b−PMMAを用いたDSAを可能とする他の表面修飾剤としては、Si−N結合を有する有機化合物であって、図8のR〜Rの少なくとも1つにPS構造の分子や、PS構造に似た分子(例えば、C)を含むものが考えられる。また、Si−N結合を有する有機化合物であって、図8のR1〜R3のうちの複数個を組み合わせてPSの性質をもたせたものを用いてもよい。さらに、表面修飾剤に用いるSi−N結合を有する有機化合物において、アミノ基の水素原子をメチル基で置換した置換アミノ基の数は1つに限られず複数であってもよく、また、置換アミノ基はエチル基やプロピル基で置換したものであってもよいし、置換アミノ基に代えて、通常のアミノ基(水素原子が置換されていないもの)としてもよい。
反応速度の観点からは、Si−N結合を有する有機化合物であって、図8のR2、R3をメチル基、R1を(C(CHとすれば、Si原子の周囲の立体障害が減少するので、反応速度を速くすることができる。
Other surface modifiers that enable DSA using PS-b-PMMA by selectively surface-modifying an insulating film containing Si include organic compounds having Si-N bonds, and R 1 in FIG. It is considered that at least one of ˜R 3 includes a molecule having a PS structure or a molecule similar to the PS structure (for example, C 2 H 4 C 6 H 5 ). Further, an organic compound having a Si—N bond, which has a PS property by combining a plurality of R1 to R3 in FIG. 8, may be used. Furthermore, in the organic compound having a Si—N bond used for the surface modifier, the number of substituted amino groups in which the hydrogen atom of the amino group is substituted with a methyl group is not limited to one, and a plurality of substituted amino groups may be used. The group may be substituted with an ethyl group or a propyl group, or may be a normal amino group (having no hydrogen atom substituted) instead of a substituted amino group.
From the viewpoint of the reaction rate, it is an organic compound having a Si—N bond, and R 2 and R 3 in FIG. 8 are methyl groups, and R 1 is (C 8 H 8 ) n (CH 2 ) 3 . Since the surrounding steric hindrance is reduced, the reaction rate can be increased.

なお、Siを含む絶縁膜を選択的に表面修飾する際、疎水化するのではなく親水化するようにしてもよい。この場合は、表面修飾剤としては、Si−N結合を有する有機化合物であって図8のR1〜R3の少なくとも1つにPMMAに近い構造の分子を含むものを用いることができる。   Note that when the surface modification of the insulating film containing Si is selectively performed, it may be made hydrophilic instead of being hydrophobized. In this case, as the surface modifier, an organic compound having a Si—N bond and containing a molecule having a structure close to PMMA in at least one of R1 to R3 in FIG. 8 can be used.

<第4の実施の形態>
第1〜第3の実施の形態では、下地膜の絶縁膜を選択的に表面修飾していたが、第4の実施の形態では、下地膜の金属膜を選択的に表面修飾する。
下地膜の金属膜を選択的に表面修飾する表面修飾剤としては、絶縁膜を表面修飾せずに金属のみ表面修飾する官能基を有する有機化合物、例えばアルキルチオール、アルキルセレノレート、ジアルキルジセレニド、アルキルテルロレート等を用いることができる。
アルキルチオールの具体例としては、オクタデカンチオールが挙げられる。
<Fourth embodiment>
In the first to third embodiments, the insulating film of the base film is selectively surface-modified. In the fourth embodiment, the metal film of the base film is selectively surface-modified.
As a surface modifier for selectively modifying the metal film of the base film, an organic compound having a functional group that modifies only the metal without modifying the surface of the insulating film, for example, alkylthiol, alkylselenolate, dialkyldiselenide , Alkyl tellurates and the like can be used.
A specific example of alkylthiol includes octadecanethiol.

本実施形態における下地膜の金属膜には、金膜や銀膜を用いることができる。
また、本実施形態の表面修飾剤は、液体であっても気体であってもよい。
A gold film or a silver film can be used as the metal film of the base film in the present embodiment.
Further, the surface modifier of the present embodiment may be a liquid or a gas.

<第1〜第4の実施の形態の変形例>
表面修飾剤は、気体として用いる場合は、その供給量調節性や取扱性を向上させるために、当該表面修飾剤や表面修飾対象表面とは反応しない有機溶剤で希釈して用いてもよい。
また、表面修飾剤は、1種類だけでなく複数種類を含んでいてもよい。例えば、絶縁膜を選択的に表面修飾する表面修飾剤の液体と、金属膜を選択的に表面修飾する表面修飾剤の液体とを混合させた液体を気化して選択的表面修飾に用いてもよい。
<Modification of the first to fourth embodiments>
When used as a gas, the surface modifier may be diluted with an organic solvent that does not react with the surface modifier or the surface modification target surface in order to improve the supply amount controllability and the handleability.
Moreover, the surface modifier may contain not only one type but a plurality of types. For example, a liquid obtained by mixing a surface modifier liquid for selectively modifying the surface of an insulating film and a liquid of a surface modifier for selectively modifying a metal film may be used for selective surface modification by vaporizing. Good.

絶縁膜を選択的に表面修飾する表面修飾剤と金属膜を選択的に表面修飾する表面修飾剤とを別々に気化させて、気化したものを混合して選択的表面修飾に用いてもよいし、気化したものを順番に供給してもよい。   The surface modifier that selectively modifies the surface of the insulating film and the surface modifier that selectively modifies the surface of the metal film may be vaporized separately, and the vaporized materials may be mixed and used for selective surface modification. The vaporized materials may be supplied in order.

さらに、絶縁膜及び金属膜のいずれか一方を選択的に表面色する表面修飾剤として、2種類以上の表面修飾剤を供給してもよい。例えば、DPMDMASとTMSDMAは共に絶縁膜に反応し、金属表面とは反応し難いので、これらDPMDMASとTMSDMAの両方を供給することとし、供給の順番を立体障害が大きくて反応し難いDPMDMASを先に供給し、その後に立体障害が小さくて反応し易いTMSDMAを供給することで、絶縁膜に目的とする表面改質を行うことができる。   Further, two or more kinds of surface modifiers may be supplied as a surface modifier that selectively colors one of the insulating film and the metal film. For example, both DPMDMAS and TMSDMA react with the insulating film and hardly react with the metal surface. Therefore, both DPMDMAS and TMSDMA are supplied, and the order of supply is DPMDMAS which is difficult to react due to large steric hindrance first. By supplying TMSDMA that is easy to react with small steric hindrance after being supplied, the target surface modification can be performed on the insulating film.

<第5の実施の形態>
図9は、第5の実施形態に係るウェハ処理時のウェハの様子を示す図であり、図9(A)〜(E)はウェハの上面を示し、図9(a)〜(e)は、図9(A)〜(E)に対応するものであり、ウェハ中心部の断面を示す。
<Fifth embodiment>
9A and 9B are views showing the state of the wafer during wafer processing according to the fifth embodiment. FIGS. 9A to 9E show the top surface of the wafer, and FIGS. FIGS. 9A to 9E correspond to FIGS. 9A to 9E and show a cross section of the wafer center.

第5の実施形態に係るウェハ処理は、第1の実施形態に係るウェハ処理のポリマー分離工程まで同じである。図9(A)及び図9(a)に示すように、ポリマー分離後のウェハWでは、PS405が、下地膜の絶縁膜402の形状に対応した直線状に形成され、PMMA404が、PS405とPS405との間に位置するように、下地膜の金属膜401の形状に対応した直線状に形成される。このように下地膜の形状に対応した形状にPS405やPMMA404が形成されるのは、絶縁膜402がトリメチルシリル基によって表面修飾され、絶縁膜402の表面がPSの状態に近くなっているからである。   The wafer processing according to the fifth embodiment is the same up to the polymer separation step of the wafer processing according to the first embodiment. As shown in FIGS. 9A and 9A, in the wafer W after polymer separation, the PS 405 is formed in a linear shape corresponding to the shape of the insulating film 402 of the base film, and the PMMA 404 is the PS 405 and the PS 405. Are formed in a straight line shape corresponding to the shape of the metal film 401 of the base film. The reason why the PS405 and the PMMA 404 are formed in a shape corresponding to the shape of the base film is that the surface of the insulating film 402 is modified with a trimethylsilyl group, and the surface of the insulating film 402 is close to the PS state. .

ここで、相分離後のPS405の表面は当然PSであるため、相分離後のPS405の表面は表面修飾された絶縁膜402と同様の状態にある。
したがって、相分離後のウェハWに、ブロック共重合体塗布装置31からPS−b−PMMAを再塗布し、ポリマー分離装置42により所定の温度で熱処理を行うと、再塗布されたPS−b−PMMAは先に相分離されたPS405の形状に合わせて相分離される。言い換えると、ブロック共重合体塗布装置31からPS−b−PMMAを再塗布し、ポリマー分離装置42により所定の温度で熱処理を行うと、図9(B)及び図9(b)に示すように、絶縁膜402の形状と同一の形状を有するPMMAの二重の積層膜501と、金属膜401の形状と同一の形状を有するPSの二重の積層膜502とが形成される。
Here, since the surface of PS 405 after phase separation is naturally PS, the surface of PS 405 after phase separation is in the same state as the surface-modified insulating film 402.
Therefore, when PS-b-PMMA is re-applied from the block copolymer coating device 31 to the wafer W after phase separation and heat treatment is performed at a predetermined temperature by the polymer separation device 42, the re-coated PS-b- PMMA is phase-separated according to the shape of PS405 previously phase-separated. In other words, when PS-b-PMMA is re-applied from the block copolymer coating device 31, and heat treatment is performed at a predetermined temperature by the polymer separation device 42, as shown in FIGS. 9B and 9B. Then, a PMMA double laminated film 501 having the same shape as the insulating film 402 and a PS double laminated film 502 having the same shape as the metal film 401 are formed.

同様に、ブロック共重合体塗布装置31からPS−b−PMMAをさらに再塗布し、ポリマー分離装置42により所定の温度で熱処理を行うと、図9(C)及び図9(c)に示すように、絶縁膜402の形状と同一の形状を有するPMMAの三重の積層膜503と、金属膜401の形状と同一の形状を有するPSの三重の積層膜504とが形成される。   Similarly, when PS-b-PMMA is further recoated from the block copolymer coating device 31 and heat treatment is performed at a predetermined temperature by the polymer separation device 42, as shown in FIGS. 9C and 9C. In addition, a PMMA triple stacked film 503 having the same shape as the insulating film 402 and a PS triple stacked film 504 having the same shape as the metal film 401 are formed.

そして、紫外線照射装置43によって紫外線をウェハWに照射し、三重の積層膜504のPMMの結合鎖を切断すると共に、三重の積層膜503のPS405を架橋反応させる。その後、有機溶剤供給装置30から極性有機溶剤をウェハWに供給し、これにより結合鎖が切断されたPMMAの積層膜503が有機溶剤により溶解され、ウェハWから3層分のPMMAがまとめて選択的に除去される。その結果、図9(D)及び図9(d)に示すように、PSの三重の積層膜504により深いラインパターン505が形成される。   Then, the ultraviolet irradiation device 43 irradiates the wafer W with ultraviolet rays to break the PMM bond chain of the triple laminated film 504 and cross-link the PS 405 of the triple laminated film 503. Thereafter, a polar organic solvent is supplied from the organic solvent supply device 30 to the wafer W, whereby the PMMA laminated film 503 whose bond chain is cut is dissolved by the organic solvent, and three layers of PMMA are selected from the wafer W at a time. Removed. As a result, as shown in FIGS. 9D and 9D, a deep line pattern 505 is formed by the triple stacked film 504 of PS.

その後、金属膜形成装置3において、ラインパターン505が形成されたウェハW上に金属膜がPVDにより堆積され、適宜不要な金属膜がCMPにより除去され、PSの三重の積層膜504がエッチングされ、図9(E)及び図9(e)に示すように、厚い金属膜506が絶縁膜402より突出する形状となる。   Thereafter, in the metal film forming apparatus 3, a metal film is deposited by PVD on the wafer W on which the line pattern 505 is formed, an unnecessary metal film is appropriately removed by CMP, and the triple stacked film 504 of PS is etched, As shown in FIGS. 9E and 9E, the thick metal film 506 protrudes from the insulating film 402.

本実施の形態では、相分離されたポリマーの除去及び配線用の金属膜すなわち所望の膜の形成をまとめて行うため、厚い配線(金属膜)を形成する際に短時間で形成することができる。   In this embodiment, since the removal of the phase-separated polymer and the formation of a metal film for wiring, that is, a desired film are collectively performed, a thick wiring (metal film) can be formed in a short time. .

<参考例>
参考例のウェハ処理では、まず、最初にウェハの表面を所望の形状に表面修飾し、前述のブロック共重合体を用いたDSAが可能な状態とする。この表面修飾には従来の技術を用いることができる。
<Reference example>
In the wafer processing of the reference example, first, the surface of the wafer is first modified to have a desired shape so that DSA using the block copolymer can be performed. Conventional techniques can be used for this surface modification.

そして、ブロック共重合体塗布装置を用いて、ウェハの表面修飾された表面/塗布面に、PS−b−PMMAなどの第1のポリマーと第2のポリマーからなるブロック共重合体を塗布する。   And the block copolymer which consists of 1st polymers, such as PS-b-PMMA, and 2nd polymer is apply | coated to the surface / application surface by which the surface modification of the wafer was carried out using a block copolymer application | coating apparatus.

続いて、ブロック共重合体が塗布されたウェハに対して。ポリマー分離装置を用いて所定の温度で熱処理を行い、第1のポリマーと第2のポリマーに相分離する。   Subsequently, for the wafer coated with the block copolymer. Heat treatment is performed at a predetermined temperature using a polymer separation device, and phase separation is performed into a first polymer and a second polymer.

その後、いずれのポリマーも除去しないで、相分離後のウェハに、ブロック共重合体塗布装置を用いて上記ブロック共重合体を再塗布し、再度ポリマー分離装置を用いて所定の温度で熱処理を行うと、所望の形状を有する第1のポリマーの2重の積層膜と、別の所望の形状を有する第2のポリマーの2重の積層膜が得られる。   Thereafter, without removing any polymer, the block copolymer is re-coated on the phase-separated wafer using a block copolymer coating apparatus, and heat treatment is performed again at a predetermined temperature using the polymer separation apparatus. Thus, a double laminated film of the first polymer having a desired shape and a double laminated film of the second polymer having another desired shape are obtained.

さらに、ブロック共重合体の再塗布と、相分離を繰り返すと、さらに厚い所望の形状を有する第1のポリマーの積層膜及び別の所望の形状を有する第2のポリマーの積層膜が得られる。   Further, by repeating the recoating of the block copolymer and the phase separation, a laminated film of the first polymer having a thicker desired shape and a laminated film of the second polymer having another desired shape are obtained.

そして、第1のポリマーの積層膜または第2のポリマーの積層膜のいずれかを紫外線照射装置及び有機溶剤供給装置などを用いて選択的に除去する。   Then, either the first polymer laminated film or the second polymer laminated film is selectively removed using an ultraviolet irradiation device, an organic solvent supply device, or the like.

残されたいずれかの積層膜を用いて、例えば、前述の第5の実施形態のように所望の膜を形成することができる。また、残されたいずれかの積層膜をマスクとして用いてエッチングをしてもよい。エッチングを行う場合、積層膜がマスクとなるため、すなわち、マスクが厚いため、エッチング耐性を高くすることができる。   Using any of the remaining laminated films, for example, a desired film can be formed as in the fifth embodiment described above. Etching may be performed using any of the remaining laminated films as a mask. When etching is performed, the stacked film serves as a mask, that is, since the mask is thick, etching resistance can be increased.

以上の説明では、ライン&スペースパターンを形成する例で説明したが、本発明はホールパターンを形成する場合にも適用することができる。   In the above description, the example of forming the line & space pattern has been described, but the present invention can also be applied to the case of forming a hole pattern.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の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得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。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外の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である場合にも適用できる。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood. The present invention is not limited to this example and can take various forms. The present invention can also be applied to a case where the substrate is another substrate such as an FPD (flat panel display) other than a wafer or a mask reticle for a photomask.

本発明は、微細なパターンから成る下地膜上に該下地膜に合わせて所望の膜を形成する際に有用である。   The present invention is useful when a desired film is formed on a base film having a fine pattern according to the base film.

1…基板処理システム
2…パターン形成装置
3…金属膜形成装置
4…絶縁膜形成装置
30…有機溶剤供給装置
31…ブロック共重合体塗布装置
41…表面修飾装置
42…ポリマー分離装置
43…紫外線照射装置
300…制御部
401…金属膜
402…絶縁膜
403…ブロック共重合体
404…PMMA
405…PS
406…ラインパターン
407…金属膜
408…絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate processing system 2 ... Pattern formation apparatus 3 ... Metal film formation apparatus 4 ... Insulating film formation apparatus 30 ... Organic solvent supply apparatus 31 ... Block copolymer coating apparatus 41 ... Surface modification apparatus 42 ... Polymer separation apparatus 43 ... Ultraviolet irradiation Apparatus 300 ... Control unit 401 ... Metal film 402 ... Insulating film 403 ... Block copolymer 404 ... PMMA
405 ... PS
406 ... Line pattern 407 ... Metal film 408 ... Insulating film

Claims (15)

基板の下地膜が第1の膜と第2の膜を含み、前記第1の膜上に該第1の膜の形状に対応した形状のパターンを形成し、または、前記第2の膜上に該第2の膜の形状に対応した形状のパターンを形成する基板処理方法であって、
表面修飾流体により、前記下地膜の前記第1の膜及び前記第2の膜のいずれか一方を表面修飾する表面修飾工程と、
第1のポリマーと第2のポリマーとを含むブロック共重合体を、前記下地膜に塗布する塗布工程と、
前記基板を加熱し、前記ブロック共重合体を、前記第1の膜の形状及び前記第2の膜の形状に対応した形状に相分離する相分離工程と、
相分離された前記ブロック共重合体の前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方を選択的に除去する除去工程と、を含むことを特徴とする、基板処理方法。
The base film of the substrate includes a first film and a second film, and a pattern having a shape corresponding to the shape of the first film is formed on the first film, or on the second film A substrate processing method for forming a pattern having a shape corresponding to the shape of the second film,
A surface modification step of surface-modifying either the first film or the second film of the base film with a surface modification fluid;
An application step of applying a block copolymer containing a first polymer and a second polymer to the base film;
A phase separation step of heating the substrate and phase-separating the block copolymer into a shape corresponding to the shape of the first film and the shape of the second film;
And a removing step of selectively removing either one of the first polymer and the second polymer of the block copolymer phase-separated.
前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方が選択的に除去された部分に、該部分を充填するように所望の膜を形成する膜形成工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の基板処理方法。   A film forming step of forming a desired film so as to fill a portion where either one of the first polymer and the second polymer is selectively removed is included. Item 2. The substrate processing method according to Item 1. 相分離された前記ブロック共重合体に前記ブロック共重合体を再塗布すると共に、再塗布したブロック共重合体を、既に相分離された第1のポリマー及び第2のポリマーの形状に対応した形状に相分離する積層工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の基板処理方法。   The block copolymer is re-coated on the phase-separated block copolymer, and the re-coated block copolymer has a shape corresponding to the shapes of the first polymer and the second polymer that have already been phase-separated. The substrate processing method according to claim 1, further comprising a laminating step of phase separation. 前記積層工程は複数回行われることを特徴とする、請求項3に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 3, wherein the stacking step is performed a plurality of times. 前記除去工程は、前記相分離工程で相分離されたブロック共重合体及び前記積層工程で相分離されたブロック共重合体について、前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方をまとめて選択的に除去することを特徴とする、請求項3または4に記載の基板処理方法。   In the removal step, the block copolymer phase-separated in the phase separation step and the block copolymer phase-separated in the lamination step are combined with either the first polymer or the second polymer. The substrate processing method according to claim 3, wherein the substrate processing method is selectively removed. 前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方がまとめて選択的に除去された部分に、該部分を充填するように所望の膜を形成する膜一括形成工程を含むことを特徴とする、請求項5に記載の基板処理方法。   Including a film batch forming step of forming a desired film so as to fill a portion where either one of the first polymer and the second polymer is selectively removed collectively. The substrate processing method according to claim 5. 前記第1の膜は金属膜であり、前記第2の膜は半導体膜または絶縁膜であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the first film is a metal film, and the second film is a semiconductor film or an insulating film. 前記金属膜は、コバルト、ニッケル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、銅またはルテニウムから形成されることを特徴とする、請求項7に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 7, wherein the metal film is formed of cobalt, nickel, titanium, titanium nitride, tungsten, tungsten nitride, copper, or ruthenium. 前記半導体膜または前記絶縁膜は、シリコン半導体膜またはシリコンを含む絶縁膜であることを特徴とする、請求項7または8に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 7, wherein the semiconductor film or the insulating film is a silicon semiconductor film or an insulating film containing silicon. 前記表面修飾流体は、Si−N結合を有する化合物の気体または液体であることを特徴とする、請求項9に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 9, wherein the surface modification fluid is a gas or a liquid of a compound having a Si—N bond. 前記Si−N結合を有する化合物は、トリメチルシリルジメチルアミンまたはジフェニルメチルジメチルアミノシランであることを特徴とする、請求項10に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 10, wherein the compound having a Si—N bond is trimethylsilyldimethylamine or diphenylmethyldimethylaminosilane. 前記表面修飾流体は、前記金属膜に反応する官能基を有する化合物の気体または液体であることを特徴とする、請求項7〜9のいずれか1項に記載の基板処理方法。   10. The substrate processing method according to claim 7, wherein the surface modification fluid is a gas or a liquid of a compound having a functional group that reacts with the metal film. 11. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の基板処理方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。   A program that operates on a computer of a control unit that controls the substrate processing system so that the substrate processing method according to claim 1 is executed by the substrate processing system. 請求項7に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。   A readable computer storage medium storing the program according to claim 7. 基板の下地膜が第1の膜と第2の膜を含み、前記第1の膜上に該第1の膜の形状に対応した形状のパターンを形成し、または、前記第2の膜上に該第2の膜の形状に対応した形状のパターンを形成する基板処理システムであって、
表面修飾流体により、前記下地膜の前記第1の膜及び前記第2の膜のいずれか一方を表面修飾する表面修飾装置と、
第1のポリマーと第2のポリマーとを含むブロック共重合体を、前記下地膜に塗布する塗布装置と、
前記基板を加熱し、前記ブロック共重合体を、前記第1の膜の形状及び前記第2の膜の形状に対応した形状に相分離する相分離装置と、
相分離された前記ブロック共重合体の前記第1のポリマー及び前記第2のポリマーのいずれか一方を選択的に除去するポリマー除去装置と、を含むことを特徴とする、基板処理システム。
The base film of the substrate includes a first film and a second film, and a pattern having a shape corresponding to the shape of the first film is formed on the first film, or on the second film A substrate processing system for forming a pattern having a shape corresponding to the shape of the second film,
A surface modification device for modifying the surface of either the first film or the second film of the base film with a surface modification fluid;
An applicator for applying a block copolymer containing a first polymer and a second polymer to the base film;
A phase separation device that heats the substrate and phase-separates the block copolymer into a shape corresponding to the shape of the first film and the shape of the second film;
And a polymer removing device that selectively removes any one of the first polymer and the second polymer of the block-separated block copolymer.
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