JP2564331B2 - 基板処理方法 - Google Patents
基板処理方法Info
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- JP2564331B2 JP2564331B2 JP27740887A JP27740887A JP2564331B2 JP 2564331 B2 JP2564331 B2 JP 2564331B2 JP 27740887 A JP27740887 A JP 27740887A JP 27740887 A JP27740887 A JP 27740887A JP 2564331 B2 JP2564331 B2 JP 2564331B2
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- polishing
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- wafer
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、凹凸を有する基板上に形成された有機物層
を平坦化し、良好なパターン形成が可能な基板処理方法
に関する。
を平坦化し、良好なパターン形成が可能な基板処理方法
に関する。
半導体素子の高集積化に伴い、素子の微細化が要求さ
れている。しかし、高集積化に伴い、素子表面の凹凸も
大きくなつており、リソグラフイによるパターン形成に
おける焦点深度不足が大きな問題となつてきた。縮小投
影露光法によるパターン形成ではパターンが微細なほど
焦点深度は小さい。したがつて、基板の凹凸が大きいほ
ど実用可能なパターン解像度は低下する。この凹凸を平
坦化する方法として、多層レジスト法等がある。
れている。しかし、高集積化に伴い、素子表面の凹凸も
大きくなつており、リソグラフイによるパターン形成に
おける焦点深度不足が大きな問題となつてきた。縮小投
影露光法によるパターン形成ではパターンが微細なほど
焦点深度は小さい。したがつて、基板の凹凸が大きいほ
ど実用可能なパターン解像度は低下する。この凹凸を平
坦化する方法として、多層レジスト法等がある。
この方法は凹凸基板に樹脂等を塗布し、平滑な樹脂表
面を作り、その上でリソグラフイ処理を行なうものであ
る。しかし、この方法では、たとえば大面積パターン間
の段差、いわゆるレベル差を除去することは困難であ
り、リソグラフイにおける焦点深度不足を克服すること
は困難であつた。
面を作り、その上でリソグラフイ処理を行なうものであ
る。しかし、この方法では、たとえば大面積パターン間
の段差、いわゆるレベル差を除去することは困難であ
り、リソグラフイにおける焦点深度不足を克服すること
は困難であつた。
なお、従来法に関連するものとして例えば特開昭59−
104642号、特開昭60−74437号が挙げられる。
104642号、特開昭60−74437号が挙げられる。
上記従来技術は基板凹凸、特にマクロ的なレベル差に
ついて配慮されておらず、隙昭投影露光法の高解像特性
を素子の製造に活かすことができなかつた。
ついて配慮されておらず、隙昭投影露光法の高解像特性
を素子の製造に活かすことができなかつた。
本発明の目的は凹凸基板上に形成した多層レジストの
下層膜を完全に平坦化し、リソグラフイでのパターン形
成に好適な基板処理方法を提供することにある。
下層膜を完全に平坦化し、リソグラフイでのパターン形
成に好適な基板処理方法を提供することにある。
上記目的は、凹凸を有する基板上に有機物層を形成す
る第１の工程と、上記有機物層の表面を機械的に研磨し
て該有機物層の表面を平坦化する第２の工程と、該基板
表面を洗浄する第３の工程と、その後、該基板上にレジ
スト膜を形成する第４の工程と、該レジスト膜を露光す
る第５の工程とを有することを特徴とする基板処理法に
より達成される。
る第１の工程と、上記有機物層の表面を機械的に研磨し
て該有機物層の表面を平坦化する第２の工程と、該基板
表面を洗浄する第３の工程と、その後、該基板上にレジ
スト膜を形成する第４の工程と、該レジスト膜を露光す
る第５の工程とを有することを特徴とする基板処理法に
より達成される。
上記、機械的な研磨は、平坦面を有する研磨板あるい
は研磨テープにより行なう。したがつて、基板の凹凸に
関係なく、研磨面にならつた平坦面を得ることができ
る。 また、上記のように、ここで用いたウエーハ処理
装置は、ウエーハ上被加工面の平坦化加工を主機能と
し、さらに、塗膜形成，熱処理機能の付加により塗膜形
成，熱処理，平坦化，塗膜形成などの工程を連続して処
理することが可能である。さらに、ウエーハの自動搬送
機構の付加により、高効率，高スループツトで被加工面
の平坦化が達成できる。
は研磨テープにより行なう。したがつて、基板の凹凸に
関係なく、研磨面にならつた平坦面を得ることができ
る。 また、上記のように、ここで用いたウエーハ処理
装置は、ウエーハ上被加工面の平坦化加工を主機能と
し、さらに、塗膜形成，熱処理機能の付加により塗膜形
成，熱処理，平坦化，塗膜形成などの工程を連続して処
理することが可能である。さらに、ウエーハの自動搬送
機構の付加により、高効率，高スループツトで被加工面
の平坦化が達成できる。
以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。
第１図（ａ）に示すように、２μｍの段差を有する基板
１に多層レジスト下層膜２を通常の回転塗布法により約
５μｍの厚さで形成した。ここで下層膜２にはMP1400
（Shipley社商品名）を用いた。しかる後240℃、10分の
熱処理を施した。この時点で、基板段差近傍で下層膜２
の表面は平滑化されたものの表面の段差は残り、特に大
面積間の段差上ではほぼ基板の段差同等の表面段差（レ
ベル差）が残つた。しかる後、第１図（ｂ）に示すよう
に、下層膜２を機械的な研磨により平坦化した。上記研
磨は下記のように行なつた。基板１を図示していないウ
エーハチヤツクに真空吸着し、回転した状態で、下層膜
２表面に図示していない研磨テープをローラで押付け、
接触させて、機械的に下層膜２を研磨した。上期基板１
の回転動作は基板１に対し回転軸の位置が移動する自転
動作とした。研磨テープの砥粒径は0.3μｍである。研
磨テーブへのローラの押し付け加重は3kg/cm2（面圧5g/
mm2）とした。研磨テープの送り速度は200mm/分とし
た。研磨中は常にレジスト溶剤をウエーハに流した。上
記条件で研磨した下層膜２の表面は基板１の段差に関係
なく平坦であつた。表面のミクロな荒さは約0.1〜0.2μ
ｍであつた。しかる後表面のミクロな荒さを平滑化する
ため、下層膜２と同じ材料を約0.2μｍの厚さで塗布
し、平滑化層３を形成した。しかる後、240℃10分の熱
処理を行ない、しかる後通常の方法で中間層４を形成し
た。中間層４には塗布ケイ素化合物OCD（東京応化工業K
K商品名）を用いた。しかる後200℃６分の熱処理を施
し、その後通常の方法でフオトレジスト膜５を被着し
た。しかる後、第１図（ｃ）に示すように、レジストパ
ターン５′を形成した。レジストパターン５′は縮小投
影露光法により形成した。ここで得られたレジストパタ
ーン５′は最適焦点位置で形成でき、光学系の解像限界
に近い微細パターンが高精度に形成できた。しかる後、
通常の方法で中間層４にパターンを転写し、中層層パタ
ーン４′を形成した。しかる後、第１図（ｄ）に示すよ
うに通常の方法で平滑化膜３および下層膜２にパターン
を転写し、パターン２′,3′を形成した。パターン
２′,3′は基板１の段差の影響がまつたく無い高精度パ
ターンであつた。
第１図（ａ）に示すように、２μｍの段差を有する基板
１に多層レジスト下層膜２を通常の回転塗布法により約
５μｍの厚さで形成した。ここで下層膜２にはMP1400
（Shipley社商品名）を用いた。しかる後240℃、10分の
熱処理を施した。この時点で、基板段差近傍で下層膜２
の表面は平滑化されたものの表面の段差は残り、特に大
面積間の段差上ではほぼ基板の段差同等の表面段差（レ
ベル差）が残つた。しかる後、第１図（ｂ）に示すよう
に、下層膜２を機械的な研磨により平坦化した。上記研
磨は下記のように行なつた。基板１を図示していないウ
エーハチヤツクに真空吸着し、回転した状態で、下層膜
２表面に図示していない研磨テープをローラで押付け、
接触させて、機械的に下層膜２を研磨した。上期基板１
の回転動作は基板１に対し回転軸の位置が移動する自転
動作とした。研磨テープの砥粒径は0.3μｍである。研
磨テーブへのローラの押し付け加重は3kg/cm2（面圧5g/
mm2）とした。研磨テープの送り速度は200mm/分とし
た。研磨中は常にレジスト溶剤をウエーハに流した。上
記条件で研磨した下層膜２の表面は基板１の段差に関係
なく平坦であつた。表面のミクロな荒さは約0.1〜0.2μ
ｍであつた。しかる後表面のミクロな荒さを平滑化する
ため、下層膜２と同じ材料を約0.2μｍの厚さで塗布
し、平滑化層３を形成した。しかる後、240℃10分の熱
処理を行ない、しかる後通常の方法で中間層４を形成し
た。中間層４には塗布ケイ素化合物OCD（東京応化工業K
K商品名）を用いた。しかる後200℃６分の熱処理を施
し、その後通常の方法でフオトレジスト膜５を被着し
た。しかる後、第１図（ｃ）に示すように、レジストパ
ターン５′を形成した。レジストパターン５′は縮小投
影露光法により形成した。ここで得られたレジストパタ
ーン５′は最適焦点位置で形成でき、光学系の解像限界
に近い微細パターンが高精度に形成できた。しかる後、
通常の方法で中間層４にパターンを転写し、中層層パタ
ーン４′を形成した。しかる後、第１図（ｄ）に示すよ
うに通常の方法で平滑化膜３および下層膜２にパターン
を転写し、パターン２′,3′を形成した。パターン
２′,3′は基板１の段差の影響がまつたく無い高精度パ
ターンであつた。
なお、上記実施例における下層膜２の研磨条件はこれ
に限らず、ウエーハの回転方法，研磨テープの砥粒高
さ，研磨テープ送り速度，テープ加重，研磨中の洗浄液
剤等は基板の凹凸，下層材料、などに合わせ任意設定す
る必要がある。また、本実施例では下層膜２の研磨後、
平滑化層３を形成したが、研磨条件の変更によりこの工
程を省くことも可能である。また、下層膜研磨後、表面
のクリーニングに水圧を利用したスクラブ洗浄を用いた
結果、研磨残渣を除去することができた。また、下層膜
形成後の熱処理を180℃以下とし、研磨を行なつた後、1
40℃以上（下層膜の軟化点以上の温度）で熱処理する工
程に変更した結果、研磨後の表面荒さは下層膜の流動に
より平滑され、平滑化層の形成を省くことが出来た。さ
らに、本発明の主眼点は下層膜を機械的研磨法により平
坦化することにあり、本実施例に限らず、研磨方法とし
ては、研磨板や研磨布と砥粒とを用いた方法など、いか
なる方法を用いても有効である。
に限らず、ウエーハの回転方法，研磨テープの砥粒高
さ，研磨テープ送り速度，テープ加重，研磨中の洗浄液
剤等は基板の凹凸，下層材料、などに合わせ任意設定す
る必要がある。また、本実施例では下層膜２の研磨後、
平滑化層３を形成したが、研磨条件の変更によりこの工
程を省くことも可能である。また、下層膜研磨後、表面
のクリーニングに水圧を利用したスクラブ洗浄を用いた
結果、研磨残渣を除去することができた。また、下層膜
形成後の熱処理を180℃以下とし、研磨を行なつた後、1
40℃以上（下層膜の軟化点以上の温度）で熱処理する工
程に変更した結果、研磨後の表面荒さは下層膜の流動に
より平滑され、平滑化層の形成を省くことが出来た。さ
らに、本発明の主眼点は下層膜を機械的研磨法により平
坦化することにあり、本実施例に限らず、研磨方法とし
ては、研磨板や研磨布と砥粒とを用いた方法など、いか
なる方法を用いても有効である。
第３図に本発明の実施に用いる装置の一例の全体構成
を示す。11がウエーハロード部、12はウエーハアンロー
ド部、13はウエーハ搬送部、14は研磨処理部、15は制御
部である。研磨処理部14の詳細な構成を第２図に示す。
ウエーハ処理部はカツプ16および上下機構を有する下カ
ツプ17内に設置されており、ウエーハ８はウヘーハチヤ
ツク９に真空吸着により固定する。ウエーハチヤツク面
の形状は、ここでは平面を用いたが、ウエーハの着脱が
しにくい、あるいは、ウエーハ裏面のゴミ等の異物の影
響が表面にまで出る等の問題が発生する場合は、ウエー
ハ裏面とウエーハチヤツクの接触面積を極力小さくし
た、いわゆるピンチヤツク等を用いることが望ましい。
ウエーハ面の研磨は研削テープ20を用いる。研削テープ
20テープ供給ローラ21から供給され押し付けローラ22を
通り、巻取りローラ23で巻取られる。ウエーハ８表面へ
の研削テープの押し付けローラ22への加重コントローラ
24にて制御し行なう、ウエーハ８はモータ25により回転
することができる。処理中はノズル26から溶液を流すこ
とができ、液の種類、流すタイミングは任意に設定可能
である。17は排液および排液用のドレインである。
を示す。11がウエーハロード部、12はウエーハアンロー
ド部、13はウエーハ搬送部、14は研磨処理部、15は制御
部である。研磨処理部14の詳細な構成を第２図に示す。
ウエーハ処理部はカツプ16および上下機構を有する下カ
ツプ17内に設置されており、ウエーハ８はウヘーハチヤ
ツク９に真空吸着により固定する。ウエーハチヤツク面
の形状は、ここでは平面を用いたが、ウエーハの着脱が
しにくい、あるいは、ウエーハ裏面のゴミ等の異物の影
響が表面にまで出る等の問題が発生する場合は、ウエー
ハ裏面とウエーハチヤツクの接触面積を極力小さくし
た、いわゆるピンチヤツク等を用いることが望ましい。
ウエーハ面の研磨は研削テープ20を用いる。研削テープ
20テープ供給ローラ21から供給され押し付けローラ22を
通り、巻取りローラ23で巻取られる。ウエーハ８表面へ
の研削テープの押し付けローラ22への加重コントローラ
24にて制御し行なう、ウエーハ８はモータ25により回転
することができる。処理中はノズル26から溶液を流すこ
とができ、液の種類、流すタイミングは任意に設定可能
である。17は排液および排液用のドレインである。
上記装置を用い多層レジストの下層膜に平坦化を行な
つた。まず２μｍ段差を有する凹凸基板にレジストを約
10μｍの膜厚で形成した。しかる後200℃のベークを行
ない下層膜の硬化処理を行つた。この時の下層膜表面の
形状は下地基板の微細な凹凸は平坦化しているが、大面
積の凹凸では境界部での平滑化はできたものの凹部凸部
の高低差いわゆるレベル差は除去できなかつた。このウ
エーハを上記装置を用い研磨した。研磨に使用した研削
テープの砥粒高さは0.5μｍの物を用いた。ウエーハの
回転速度は1000rpmとした。テープの押しつけローラへ
の加重10g/mm2とした。研磨中は常にレジスト溶剤をウ
エーハ上に流した。以上の結果、下層膜表面の面荒さは
0.1μｍ以下であつた。また、大面積凹凸間のレベル差
もほとんど除去でき、約0.2μｍ以下であつた。この試
料の上に、通常の多層レジストの中間層，上層レジスト
を形成し、縮小投影露光法により上層レジストにパター
ンを形成した。この結果、基板段差上下での焦点ずれの
無い、高精度なパターンを形成できた。
つた。まず２μｍ段差を有する凹凸基板にレジストを約
10μｍの膜厚で形成した。しかる後200℃のベークを行
ない下層膜の硬化処理を行つた。この時の下層膜表面の
形状は下地基板の微細な凹凸は平坦化しているが、大面
積の凹凸では境界部での平滑化はできたものの凹部凸部
の高低差いわゆるレベル差は除去できなかつた。このウ
エーハを上記装置を用い研磨した。研磨に使用した研削
テープの砥粒高さは0.5μｍの物を用いた。ウエーハの
回転速度は1000rpmとした。テープの押しつけローラへ
の加重10g/mm2とした。研磨中は常にレジスト溶剤をウ
エーハ上に流した。以上の結果、下層膜表面の面荒さは
0.1μｍ以下であつた。また、大面積凹凸間のレベル差
もほとんど除去でき、約0.2μｍ以下であつた。この試
料の上に、通常の多層レジストの中間層，上層レジスト
を形成し、縮小投影露光法により上層レジストにパター
ンを形成した。この結果、基板段差上下での焦点ずれの
無い、高精度なパターンを形成できた。
なお、上記実施例における下層膜研磨条件は認意設定
可能であり、下層膜の材料，熱処理条件等により各々最
適条件を設定する必要がある。
可能であり、下層膜の材料，熱処理条件等により各々最
適条件を設定する必要がある。
また、本実施例では研削テープ20は押し付けローラ22
でウエーハに接触させたが、これに限らずウエーハと平
行に配置した平板で研削テープを押し付けることも有効
である。この時、ウエーハ全体に均一にテープ加重を行
なうには、平板の軸受けを角度変化が自在な構造とする
ことが有効である。
でウエーハに接触させたが、これに限らずウエーハと平
行に配置した平板で研削テープを押し付けることも有効
である。この時、ウエーハ全体に均一にテープ加重を行
なうには、平板の軸受けを角度変化が自在な構造とする
ことが有効である。
研削テープ20は押し付け方法としては、研削テープの
裏面（非研削面）側に気体ノズルを設け、研削テープに
向つて噴出させた気体圧で均一に研削テープをウエーハ
面に近接させる方法が可能である。
裏面（非研削面）側に気体ノズルを設け、研削テープに
向つて噴出させた気体圧で均一に研削テープをウエーハ
面に近接させる方法が可能である。
なお、上記実施例では下層膜研磨後の表面クリーニン
グについては述べなかつたが、研磨処理後水圧を利用し
たスクラブ洗浄工程を付加することにより表面の清浄化
が達成できる。したがつて、研磨処理部14内にスクラブ
洗浄機構を付加した構成とすることが望ましい。また、
スクラブ洗浄機構は水圧を利用した構造に限らず、ブラ
シ、あるいはバフを用いる機構の利用も可能である。ま
た生産性を考慮した構成とするには、ウエーハロード
部，アンロード部，塗布部，熱処理部，洗浄部などを搬
送部を介して目的に応じて連結したいわゆる一貫処理構
成とすることが望ましい。さらにウエーハ処理条件，ウ
エーハの状態管理等もコンピユータで管理することが望
ましい。
グについては述べなかつたが、研磨処理後水圧を利用し
たスクラブ洗浄工程を付加することにより表面の清浄化
が達成できる。したがつて、研磨処理部14内にスクラブ
洗浄機構を付加した構成とすることが望ましい。また、
スクラブ洗浄機構は水圧を利用した構造に限らず、ブラ
シ、あるいはバフを用いる機構の利用も可能である。ま
た生産性を考慮した構成とするには、ウエーハロード
部，アンロード部，塗布部，熱処理部，洗浄部などを搬
送部を介して目的に応じて連結したいわゆる一貫処理構
成とすることが望ましい。さらにウエーハ処理条件，ウ
エーハの状態管理等もコンピユータで管理することが望
ましい。
以上のように、本発明によれば、凹凸を有する基板上
でも、多層レジストの下層膜表面は完全に平坦化でき、
上層のパターン形成は基板の影響を受けない理想的な状
態で行なうことができる。したがつて、リソグラフイ光
学系で平坦な基板で得られる解像限界にほぼ等しい解像
度のパターンが、段差の大きな半導体素子上で実現する
ことができる。すなわち、従来に比べ素子上での実用解
像度が向上し，集積回路素子の超高集積化が実現でき
る。
でも、多層レジストの下層膜表面は完全に平坦化でき、
上層のパターン形成は基板の影響を受けない理想的な状
態で行なうことができる。したがつて、リソグラフイ光
学系で平坦な基板で得られる解像限界にほぼ等しい解像
度のパターンが、段差の大きな半導体素子上で実現する
ことができる。すなわち、従来に比べ素子上での実用解
像度が向上し，集積回路素子の超高集積化が実現でき
る。
また、本発明によれば、ウエーハ表面の凹凸を高効率
に平坦化で、リソグラフイによるパターン形成で問題と
なつていた、基板段差の影響による焦点ずれを解消する
ことができ、凹凸基板上でも、解像限界に近いパターン
形成が実現できる。すなわち、VLSI素子製造工程の凹凸
基板上での高解像度化が達成でき、VLSIの高集積化、大
規模化が実現できる。
に平坦化で、リソグラフイによるパターン形成で問題と
なつていた、基板段差の影響による焦点ずれを解消する
ことができ、凹凸基板上でも、解像限界に近いパターン
形成が実現できる。すなわち、VLSI素子製造工程の凹凸
基板上での高解像度化が達成でき、VLSIの高集積化、大
規模化が実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す製造工程の概略図、第
２図は本発明の一実施例の概略構造を示す側面図、第３
図は本発明の一実施例の全体構成の概略図である。 １……基板、２……下層膜、３……平滑化層、４……中
間層、５……フオトレジスト、８……ウェーハ、９……
ウェーハチャック、20……研削テープ、22……押し付け
ローラ、25……モータ。
２図は本発明の一実施例の概略構造を示す側面図、第３
図は本発明の一実施例の全体構成の概略図である。 １……基板、２……下層膜、３……平滑化層、４……中
間層、５……フオトレジスト、８……ウェーハ、９……
ウェーハチャック、20……研削テープ、22……押し付け
ローラ、25……モータ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４
Claims (6)
- 【請求項１】凹凸を有する基板上に有機物質を形成する
第１の工程と、 上記有機物層の表面を機械的に研磨して該有機物層の表
面を平坦化する第２の工程と、 該基板表面を洗浄する第３の工程と、 その後、該基板上にレジスト膜を形成する第４の工程
と、 該レジスト膜を露光する第５の工程とを有することを特
徴とする基板処理方法。 - 【請求項２】上記第３と第４の工程の間に、 上記有機物層上に該有機物層とはエッチング特性が異な
る中間層を形成する工程を更に有することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の基板処理方法。 - 【請求項３】上記第３と第４の工程の間に、 上記有機物層上に該有機物層と同一材料からなる平滑化
層を形成する工程と、 該平滑化層上に該有機物層とはエッチング特性が異なる
中間層を形成する工程とを有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の基板処理方法。 - 【請求項４】上記第２の工程は、砥粒を有する研磨テー
プを用いて行われることを特徴とする特許請求の範囲第
１項乃至第３項の何れかに記載の基板処理方法。 - 【請求項５】上記第２の工程は、研磨板や研磨布と砥粒
とを用いて行われることを特徴とする特許請求の範囲１
項乃至第３項の何れかに記載の基板処理方法。 - 【請求項６】上記第３の工程は、スクラブ洗浄であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れ
かに記載の基板処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27740887A JP2564331B2 (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | 基板処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27740887A JP2564331B2 (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | 基板処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01120825A JPH01120825A (ja) | 1989-05-12 |
| JP2564331B2 true JP2564331B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17583128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27740887A Expired - Fee Related JP2564331B2 (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | 基板処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564331B2 (ja) |
-
1987
- 1987-11-04 JP JP27740887A patent/JP2564331B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01120825A (ja) | 1989-05-12 |
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