JP3553838B2 - Supercritical drying method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置形成のために用いる微細パターンを形成するときもちいる超臨界乾燥方法に関し、特に微細パターンをリソグラフィー技術で形成するときに用いる超臨界乾燥方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、MOSLSIの大規模化に伴い、チップの大型化とともにLSI製造におけるパターンの微細化が推進されており、今や線幅が100nmを切るパターンが形成されるに至っている。そして、線幅が狭くなると言うことは、結果的にアスペクト比(高さ/幅)の大きなパターンを形成することになる。
また、微細なパターンを形成すると言うことは、このエッチング加工に用いる加工マスクとしてのレジストパターンも、必然的に高アスペクト比にならざるを得ない。このレジストパターンは、有機材料であるレジストの膜をリソグラフィー技術で加工することにより形成できる。レジストの膜に露光を行うと、露光された領域の分子量や分子構造が変化し、未露光の領域との間に現像液に対する溶解性に差が発生するので、この差を利用した現像処理によりレジストの膜にパターンが形成できる。
【0003】
上記の現像処理では、現像を続けていけば、やがて未露光の領域も現像液に溶解し始めてパターンが消滅してしまうので、リンス液によるリンス処理を行って現像を停止している。そして、最終的に、乾燥してリンス液を除去することで、加工マスクとしてのレジストパターンがレジスト膜に形成できる。
このような微細パターン形成における乾燥時の大きな問題点として、図5の断面図に示すようなパターン501の倒れがある。
【0004】
アスペクト比の大きい微細なレジストパターンは、現像を施した後リンス洗浄,乾燥を経て形成される。レジスト以外でもアスペクト比の大きな微細パターンは形成される。例えば、レジストパターンをマスクに基板をエッチングした後で、洗浄,リンス洗浄(水洗),乾燥を経ると、高アスペクト比の基板パターンが形成される。そして、リンス処理後の乾燥時にパターン501の倒れが生じるもので、この倒れる現象はパターン501が高アスペクト比になるほど顕著になる。
【0005】
上記のパターンが倒れる現象は、図6に示すように、レジストや基板の乾燥時にパターン601の間に残ったリンス液602と、外部の空気603との圧力差により働く曲げ力(毛細管力)610によるものである。そして、この毛細管力610は、リンス液602とパターン601との間での気液界面で生じる表面張力に依存することが報告されている(文献:アプライド・フィジクス・レターズ、66巻、2655−2657頁、1995年)。
【0006】
この毛細管力は、有機材料からなるレジストパターンを倒すだけでなく、無機材料であるシリコンなどによる、レジストパターンより丈夫なパターンをも歪める力を有しているため、上述したリンス液による表面張力の問題は重要となっている。この毛細管力による問題は、表面張力の小さなリンス液を用いて処理を行うようにすれば解決できる。たとえば、リンス液として水を用いた場合、水の表面張力は約72dyn/cmだが、メタノールの表面張力は約23dyn/cmなので、水を直接乾燥するよりも、水をエタノールに置換した後でエタノールを乾燥する方が、パターン倒れの程度は抑制される。
【0007】
さらに、表面張力が20dyn/cmのパーフロロカーボンを用い、パーフロロカーボン液でリンス液を置換してからパーフロロカーボンを乾燥させるようにすれば、パターン倒れ抑制にはより効果的である。しかしながら、表面張力の低いリンス液を用いればパターン倒れの発生を低減できるが、液体を用いている限りはある程度の表面張力を持つためパターン倒れをなくすことはできない。このパターン倒れの問題を解決するためには、表面張力がゼロのリンス液を用いるか、リンス液を表面張力がゼロの液体で置換した後で、置換した液体を乾燥することが必要となる。
【0008】
上記の表面張力がゼロの液体として超臨界流体がある。超臨界流体は、臨界温度および臨界圧力を超えた温度および圧力下の物質であり、液体に近い溶解力を持つが、張力や粘度は気体に近い性質を示すもので、気体の状態を保った液体といえる。そして、超臨界流体は、気液界面を形成しないため、表面張力はゼロになる。したがって、超臨界状態で乾燥すれば、表面張力の概念はなくなるため、パターン倒れはなくなることになる。通常、超臨界流体としては、二酸化炭素が用いられている。二酸化炭素は、低い臨界点(7.3MPa,31℃)であるとともに、化学的に安定であるため、臨界流体としてすでに生物試料観察に用いられている。
【0009】
従来、二酸化炭素の超臨界状態を用いた超臨界乾燥は、次のようにして行われている。まず、液化された二酸化炭素を予め所定の処理容器内に導入し、さらに排液を繰り返してリンス液を置換する。リンス液が二酸化炭素に置換された後、処理容器を加熱して臨界点以上の温度,圧力とすることで、容器内の液化二酸化炭素を超臨界二酸化炭素とする。ここでは特に超臨界状態となった二酸化炭素を流入・流出する動作は行っていない。最後に、微細なパターンに超臨界二酸化炭素のみが付着している状態で、容器内を減圧し、超臨界二酸化炭素を気化させて乾燥させる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現像乾燥のプロセスでは、一般に、基板を水洗してから乾燥させる場合が多いが、水を直接二酸化炭素では置換できないため、比較的二酸化炭素と混和しやすいエタノールで水を置換してから超臨界乾燥を行うようにしていた。しかしながら、混和しやすいといってもエタノールと二酸化炭素との溶解性は十分ではないため、置換に時間がかかり、また、部分的に置換できていないところがある等の問題を有していた。また、アルコールに溶解してしまうような高分子材料からなるパターンの形成では、アルコールを用いるとパターンが溶解してしまうため、上記の超臨界乾燥の手法が適用できなかった。
【0011】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、超臨界乾燥におけるパターン倒れを、従来より減少することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の超臨界乾燥方法は、まず、基板上に形成された所定のパターンを有するパターン層を水に晒し、次いで、パターン層に水が付着した状態でパターン層をアルコールの液体に晒し、パターン層に付着している水をアルコールの液体に溶解させてパターン層にアルコールの液体が付着している状態とし、次いで、パターン層にアルコールの液体が付着している状態でパターン層を脂肪族炭化水素の液体に晒し、パターン層に付着しているアルコールの液体を脂肪族炭化水素の液体に溶解させてパターン層に脂肪族炭化水素の液体が付着している状態とし、次いで、パターン層に脂肪族炭化水素の液体が付着している状態でパターン層を大気雰囲気では気体である無極性物質の液体に晒し、パターン層に付着している脂肪族炭化水素の液体を無極性物質の液体に溶解させてパターン層に無極性物質の液体が付着している状態とし、次いで、パターン層に付着している無極性物質を超臨界状態とし、この後、パターン層に付着している超臨界状態の無極性物質を気化させようとしたものである。
この発明によれば、基板上に形成されたパターン層に付着するアルコールは、脂肪族炭化水素に置換され、無極性物質の液体がパターン層に付着する段階では、パターン層には脂肪族炭化水素が付着している。
【0013】
また、本発明の超臨界乾燥方法は、まず、基板上に形成された所定のパターンを有するパターン層を水に晒し、次いで、パターン層に水が付着した状態でパターン層を脂肪族炭化水素の液体に晒し、パターン層に付着している水と脂肪族炭化水素の液体とを乳化させてパターン層に脂肪族炭化水素の液体が付着している状態とし、次いで、パターン層に脂肪族炭化水素の液体が付着している状態でパターン層を大気雰囲気では気体である無極性物質の液体に晒し、パターン層に付着している脂肪族炭化水素の液体を無極性物質の液体に溶解させてパターン層に無極性物質の液体が付着している状態とし、次いで、パターン層に付着している無極性物質を超臨界状態とし、この後、パターン層に付着している超臨界状態の無極性物質を気化させようとしたものである。
この発明によれば、基板上に形成されたパターン層に付着する水は、脂肪族炭化水素に置換され、無極性物質の液体がパターン層に付着する段階では、パターン層には脂肪族炭化水素が付着している。
【0014】
上記の発明において、脂肪族炭化水素に界面活性剤を添加しておくことで、水と脂肪族炭化水素の液体とを乳化させる。また、水に界面活性剤を添加しておくことで、水と脂肪族炭化水素の液体とを乳化させる。この界面活性剤は、非イオン性界面活性剤である。
また、上記の発明において、脂肪族炭化水素はノルマルヘキサンもしくはノルマルヘプタンのいずれかである。また、無極性物質は、二酸化炭素である。
また、上記の発明において、全ての工程を同一の容器内で行うようにしてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して説明する。
本発明は、超臨界乾燥を行う前に、パターン表面にn−ヘキサン(ノルマルヘキサン)などの脂肪族炭化水素が付着した状態としておくものである。脂肪族炭化水素とは、ここでは、例えば20〜30℃で大気圧状態など、大気雰囲気において液体の状態の脂肪族炭化水素のことを示す。
前述したように、二酸化炭素を用いた超臨界乾燥では、超臨界流体として用いる二酸化炭素が極性を持たず、極性を有するアルコールとの溶解性が低い。したがって、アルコールが付着している微細なパターンを超臨界乾燥するために、液化二酸化炭素で付着しているアルコールを置換しようとしても、部分的に置換できずにアルコールが残留する領域が発生する。アルコールが残留した領域では、超臨界乾燥が行われないので、図5に示したようなパターン倒れが発生する。
【0016】
以上のことに対し、液化二酸化炭素で置換する対象が、無極性の脂肪族炭化水素であれば二酸化炭素に対する溶解生が高く、液化二酸化炭素と置換しきれずに脂肪族炭化水素が残留することが抑制され、パターン倒れが発生しなくなる。したがって、乾燥対象の基板を無極性の脂肪族炭化水素でリンスし、この後に酸化炭素を用いた超臨界乾燥を行えば、パターン倒れを大きく抑制できるようになる。なお、より低分子量の脂肪族炭化水素の方が液化二酸化炭素との相溶性が高いので、n−ヘキサンやシクロヘキサンなどが適している。
以下、実施例を持ってより詳細に説明する。
【0017】
【実施例】
(実施例1)
はじめに、超臨界乾燥を行う超臨界乾燥装置に関して説明する。超臨界乾燥装置は、図1に示すように、処理対象の基板101が、超臨界乾燥が行われる反応室102内に固定されて処理される。反応室102には、ポンプユニット104を介して反応室102に接続される液化二酸化炭素のボンベ103とを備える。また、反応室102には、排出管105、および、ポンプユニット104と反応室102との間にバルブ106が設けられている。加えて、反応室102内の圧力を自動的に制御する圧力制御バルブ107が、排出管105に設けられている。また、反応室102は、温度制御装置108により内部の温度が制御されている。
【0018】
つぎに、上記の超臨界乾燥装置を用いた、本実施例1の超臨界乾燥に関して説明する。
まず、図2Aに示すように、表面が(110)面であるシリコン基板101表面を熱酸化して膜厚30nm程度に酸化膜201を形成し、図2Bに示すように、酸化膜201上に薄いレジストパタン202を形成する。レジストパタン202は、公知のリソグラフィー技術を用い、30nm程度の幅のパターンを30nm間隔で形成した。つぎに、レジストパタン202をマスクとして酸化膜201をドライエッチングした後レジストパタン202を除去し、図2Cに示すように、シリコン基板101上に、シリコン酸化物からなるマスクパターン201aを形成する。
【0019】
つぎに、図3Dに示すように、シリコン基板101を水酸化カリウム水溶液203に浸漬し、マスクパターン201aをマスクとしてシリコン基板101表面をエッチングする。シリコン基板101の表面は(110)面なので、水酸化カリウム水溶液203によるエッチングでは、シリコン基板101表面と垂直な方向にしかエッチングが進行しない。したがって、図3Dに示すように、シリコン基板101上に、断面が縦長な長方形のパターン204が形成できる。
【0020】
パターン204の高さが150nm程度となったところで、図3Eに示すように、基板101を水205に浸漬してエッチングを停止し、かつ、水洗した。
つぎに、図1に示した反応室102内にエタノールを満たし、上記の水洗した基板101を表面が乾燥しないうちに反応室102内に導入して密閉し、図3Fに示すように、シリコン基板101をエタノール206に浸漬し、パターン204表面に残っていた水分をエタノール206で置換する。
【0021】
つぎに、上記の反応室102内にn−ヘキサンを導入し、かつエタノールを排出し、反応室102内をn−ヘキサンで満たすことにより、図3Gに示すように、シリコン基板101をn−ヘキサン207に浸漬し、パターン204周囲がn−ヘキサン207に浸っている状態とし、パターン204周囲に存在していたエタノールをn−ヘキサン207に置換する。
つぎに、図1に示したボンベ103より液化二酸化炭素を反応室102内に導入してn−ヘキサンと置換し、図3Hに示すように、シリコン基板101が液化二酸化炭素208に浸漬している状態とする。このことにより、パターン204は液化二酸化炭素208に浸った状態となる。
【0022】
この後、ポンプユニット104による液化二酸化炭素の送出圧力、圧力制御バルブ107による反応室10からの二酸化炭素の排出量、温度調節装置108による反応室10内の温度をそれぞれ調節し、反応室10内の圧力を7.5MPa、反応室10内の温度を35℃とすることで、反応室10内の二酸化炭素を超臨界状態とした。反応室10内の二酸化炭素を超臨界状態とした後、反応室10内の超臨界二酸化炭素を1リットル/minの速度で排出し、反応室10内を乾燥した。この結果、図3Iに示すように、パターン倒れのない状態で、シリコン基板101上に、幅約30nm高さ150nmの微細なシリコンのパターン204が形成できた。
【0023】
ところで、アルコールに溶解してしまうレジストのパターン形成などの場合、上記のように、形成した微細なパターンを水洗した後、アルコールで水分を置換することができない。このような場合、界面活性剤(表面活性剤)を利用して、水に脂肪族炭化水素が乳化する、もしくは脂肪族炭化水素に水が乳化する状態とすればよい。界面活性剤を用いれば、レジストのパターンを形成して水洗した後、この水分を脂肪族炭化水素で置換することが可能となる。
【0024】
界面活性剤は、基本的には親油基である炭化水素鎖と極性基などの親水基とから構成された両親媒性物質であり、油/水界面に顕著な吸着を起こす。したがって、レジストパターンの水洗には、界面活性剤が溶解した水を用いる、もしくは、界面活性剤が溶解した脂肪族炭化水素を用いることで、形成した微細なパターンを水洗した後、脂肪族炭化水素で水分を置換することができる。脂肪族炭化水素に界面活性剤を添加している場合、用いる界面活性剤が液化二酸化炭素に溶解しないと、界面活性剤が基板(パターン)上に残留してしまう。このような場合は、液化二酸化窒素を投入する前に、界面活性剤が解けていない脂肪族炭化水素で基板を洗浄するようにすればよい。
【0025】
利用できる界面活性剤の種類としては、例えば、有機溶剤に溶けやすく、分子構成中のOH基等が水和して水を乳化させるイオン性界面活性剤がある。親水性を考慮すると、エーテル骨格のものが適している。例えば、ポリオキシエチレンを含むものであり、特に、ポリオキシエチレンノニフェノールエーテルなどの、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、脂肪族炭化水素に対する水の乳化性に優れている。
【0026】
また、ソルビタンラウレートやソルビタンステアレートなどのソルビタン脂肪酸エステルを界面活性剤として用いることもできる。ソルビタン脂肪酸エステルは、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルに比較して、脂肪族炭化水素に対する水の乳化性は劣るものの、ソルビタン脂肪酸エステルを添加した脂肪族炭化水素のレジストなどの極性高分子に対する影響は少ない。ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系の界面活性剤では、水が乳化するときミセル構造となるために、極性高分子が溶解性を持つようになる。これに対し、ソルビタン系界面活性剤は、水とミセルを形成しにくいので、極性高分子が溶解性も持つようにならない。なお、利用できる界面活性剤は、上記のものに限らず、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルなどの、脂肪酸エステル型イオン界面活性剤を用いることもできる。
【0027】
(実施例2)
以下、図1の超臨界乾燥装置を用いた、本実施例2の超臨界乾燥に関して説明する。
まず、図4Aに示すように、シリコン基板101上に塗布形成したNEB−31(住友化学工業)からなる電子線レジスト薄膜401に、電子線を露光して所望のパターンの潜像を形成する。次いで、図4Bに示すように、シリコン基板101をテトラアンモニウムハイドロオキサイトの2.38%水溶液からなる現像液402に浸漬して現像し、シリコン基板101上にレジストパターン401aを形成する。レジストパターン401aは、幅30nmで高さ150nmに形成し、また隣のパターンとの間隔を30nmに形成した。
【0028】
つぎに、図4Cに示すように、シリコン基板101を水403に浸漬して現像を停止させ、かつ洗浄した後、ソルビタンモノラウレートが3%(重量比)添加されたn−ヘキサンで満たされた反応室102(図1)内に基板101を固定する。基板101の反応室102内への移動は、基板101表面の水が乾燥しない状態で行い、図4Dに示すように、基板101をソルビタンモノラウレートが添加されたn−ヘキサン404に浸漬する。この結果、レジストパターン401a表面の水分は、ソルビタンモノラウレートの存在によりn−ヘキサン404に乳化し、レジストパターン401a近辺、すなわち基板101表面より水分が取り除かれる。
【0029】
次いで、上記の反応室102を密閉し、図1に示したボンベ103より液化二酸化炭素を反応室102内に導入してn−ヘキサンと置換し、図4Eに示すように、基板101が液化二酸化炭素405に浸漬している状態とする。このことにより、レジストパターン401aは液化二酸化炭素405に浸った状態となり、基板101表面のn−ヘキサン404が液化二酸化炭素405に置換される。
この後、ポンプユニット104による液化二酸化炭素の送出圧力、圧力制御バルブ107による反応室10からの二酸化炭素の排出量、温度調節装置108による反応室10内の温度をそれぞれ調節し、反応室10内の圧力を7.5MPa、反応室10内の温度を35℃とすることで、反応室10内の二酸化炭素を超臨界状態とした。
【0030】
そして、反応室10内の二酸化炭素を超臨界状態とした後、反応室10内の超臨界二酸化炭素を0.5リットル/minの速度で排出し、反応室10内を乾燥した。この結果、図4Fに示すように、微細なレジストパターン401aが形成されたシリコン基板101が、パターン倒れのない状態で乾燥された。また、ここでは、超臨界二酸化炭素の排出速度を0.5リットル/minとすることで、反応室内の圧力変化を緩やかなものとし、急激な圧力変化によるパターン倒れを抑制した。また、液化二酸化炭素を導入した時点で、ソルビタンモノラウレートが添加されたn−ヘキサンに置換されて、水分がほぼない状態となっている。したがって、超臨界二酸化炭素による超臨界乾燥時のレジストパターン内に水分が残っていることによるパターンの膨張を抑制できる。
【0031】
なお、上記の実施例1では、シリコンのパターンを乾燥する場合を例にと説明したが、これに限定されるものではなく、化合物半導体などのパターンについても同様に適用できる。また、上記実施例2で用いたレジストパターンに限るものではなく、他の高分子材料からなるパターンであっても適用できる。さらには、超臨界流体も二酸化炭素に限定されるものではなく、エタンやプロパンなどの無極性な物質の超臨界流体を用いるようにしてもよい。
【0032】
(実施例3)
走査型電子顕微鏡で生体試料を観察する場合、生体試料が乾燥している必要がある。この生体試料の乾燥も、超臨界乾燥により行うことができる。生体試料の超臨界乾燥は、まず、水中の生体試料を取り出し、ポリオキシェチレンノニルフェニルエーテルの5%n−ヘキサン溶液に入れて水をヘキサン溶液で置換する。次いで、生体試料を純ヘキサン溶液でリンスした後、図1に示した超臨界乾燥装置の反応室10の中に配置固定し、この反応室10内に液化二酸化炭素を導入した。反応室10内で、液化二酸化炭素によりヘキサンを置換排出した後、反応室10内の圧力を7.5MPa、温度を35℃にし、反応室10内の二酸化炭素を超臨界状態にした。この後、温度を35℃に保ったまま超臨界二酸化炭素を1リットル/minの速度で反応室10内より排出した。このことにより、アルコール置換に比べて変形の少ない良好な状態で、乾燥した生体試料を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、まず、基板上に形成された所定のパターンを有するパターン層を水に晒し、次いで、パターン層に水が付着した状態でパターン層をアルコールの液体に晒し、パターン層に付着している水をアルコールの液体に溶解させてパターン層にアルコールの液体が付着している状態とし、次いで、パターン層にアルコールの液体が付着している状態でパターン層を脂肪族炭化水素の液体に晒し、パターン層に付着しているアルコールの液体を脂肪族炭化水素の液体に溶解させてパターン層に脂肪族炭化水素の液体が付着している状態とし、次いで、パターン層に脂肪族炭化水素の液体が付着している状態でパターン層を例えば二酸化炭素などの大気雰囲気では気体である無極性物質の液体に晒し、パターン層に付着している脂肪族炭化水素の液体を無極性物質の液体に溶解させてパターン層に無極性物質の液体が付着している状態とし、次いで、パターン層に付着している無極性物質を超臨界状態とし、この後、パターン層に付着している超臨界状態の無極性物質を気化させるようにした。
【0034】
この発明によれば、基板上に形成されたパターン層に付着するアルコールは、脂肪族炭化水素に置換され、無極性物質の液体がパターン層に付着する段階では、パターン層には脂肪族炭化水素が付着している。アルコールと無極性物質との相溶性に比較して、アルコールと脂肪族炭化水素との相溶性および脂肪族炭化水素と無極性物質との相溶性は高い。このため、上記の各々の置換は容易に行われ、無極性物質の液体を超臨界状態とする段階では、パターン層にアルコールが残っていることがほぼ抑制されるので、この発明によれば、超臨界乾燥におけるパターン倒れをより減少させることができるようになる。
【0035】
また、本発明では、まず、基板上に形成された所定のパターンを有するパターン層を水に晒し、次いで、パターン層に水が付着した状態でパターン層を脂肪族炭化水素の液体に晒し、パターン層に付着している水と脂肪族炭化水素の液体とを乳化させてパターン層に脂肪族炭化水素の液体が付着している状態とし、次いで、パターン層に脂肪族炭化水素の液体が付着している状態でパターン層を例えば二酸化炭素などの大気雰囲気では気体である無極性物質の液体に晒し、パターン層に付着している脂肪族炭化水素の液体を無極性物質の液体に溶解させてパターン層に無極性物質の液体が付着している状態とし、次いで、パターン層に付着している無極性物質を超臨界状態とし、この後、パターン層に付着している超臨界状態の無極性物質を気化させるようにした。
【0036】
この発明によれば、基板上に形成されたパターン層に付着する水は、脂肪族炭化水素に置換され、無極性物質の液体がパターン層に付着する段階では、パターン層には脂肪族炭化水素が付着している。このように、アルコールを用いることなく、無極性物質の液体を超臨界状態とする段階では、パターン層に水が残っていることがほぼ抑制されるので、この発明によれば、超臨界乾燥におけるパターン倒れをより減少させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例で用いる超臨界乾燥装置の構成を示す構成図である。
【図2】この発明の実施例1における超臨界乾燥方法を説明する工程図である。
【図3】図2に続く、この発明の実施例1における超臨界乾燥方法を説明する工程図である。
【図4】この発明の実施例2における超臨界乾燥方法を説明する工程図である。
【図5】微細パターンのパターン倒れの状態を示す断面図である。
【図6】微細パターンの間にリンス液がある状態を示す断面図である。
【符号の説明】
101…基板、102…反応室、103…ボンベ、104…ポンプユニット、105…排出管、106…バルブ、107…圧力制御バルブ、108…温度制御装置、201…酸化膜、202…レジストパタン、203…水酸化カリウム水溶液、204…パターン、205…水、206…エタノール、207…n−ヘキサン、208…液化二酸化炭素。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a supercritical drying method used when forming a fine pattern used for forming a semiconductor device, and particularly to a supercritical drying method used when forming a fine pattern by a lithography technique.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the increase in the scale of MOS LSIs, the miniaturization of patterns in LSI manufacturing has been promoted along with the enlargement of chips, and patterns having line widths of less than 100 nm have now been formed. Then, the fact that the line width is reduced results in the formation of a pattern having a large aspect ratio (height / width).
In addition, forming a fine pattern means that a resist pattern as a processing mask used for the etching process necessarily has a high aspect ratio. This resist pattern can be formed by processing a resist film, which is an organic material, by lithography. When the resist film is exposed, the molecular weight and molecular structure of the exposed area change, and a difference in solubility in the developing solution occurs between the exposed area and the unexposed area. A pattern can be formed on the resist film.
[0003]
In the above-described development processing, if the development is continued, the unexposed area eventually begins to dissolve in the developer and the pattern disappears. Therefore, the rinsing processing with the rinsing liquid is performed to stop the development. Finally, by drying and removing the rinsing liquid, a resist pattern as a processing mask can be formed on the resist film.
A major problem during drying in forming such a fine pattern is the collapse of the pattern 501 as shown in the sectional view of FIG.
[0004]
A fine resist pattern having a large aspect ratio is formed through development, rinsing, and drying. A fine pattern having a large aspect ratio is formed other than the resist. For example, after the substrate is etched using the resist pattern as a mask, the substrate is washed, rinsed (washed with water), and dried to form a substrate pattern having a high aspect ratio. The pattern 501 collapses during drying after the rinsing process, and this collapse phenomenon becomes more prominent as the pattern 501 has a higher aspect ratio.
[0005]
As shown in FIG. 6, the above-mentioned phenomenon that the pattern collapses is caused by a bending force (capillary force) 610 acting due to a pressure difference between the rinsing liquid 602 remaining between the patterns 601 and the external air 603 when the resist or the substrate is dried. It is due to. It is reported that the capillary force 610 depends on the surface tension generated at the gas-liquid interface between the rinsing liquid 602 and the pattern 601 (Reference: Applied Physics Letters, Vol. 66, 2655-2657). Pp. 1995).
[0006]
This capillary force not only defeats a resist pattern made of an organic material, but also distorts a pattern stronger than a resist pattern made of silicon or the like made of an inorganic material. The problem is important. The problem due to the capillary force can be solved by performing the treatment using a rinsing liquid having a small surface tension. For example, when water is used as a rinsing liquid, the surface tension of water is about 72 dyn / cm, but the surface tension of methanol is about 23 dyn / cm. The degree of pattern collapse is suppressed by drying.
[0007]
Furthermore, if perfluorocarbon having a surface tension of 20 dyn / cm is used and the perfluorocarbon liquid is replaced with the rinsing liquid and then the perfluorocarbon is dried, it is more effective to suppress pattern collapse. However, the use of a rinsing liquid having a low surface tension can reduce the occurrence of pattern collapse. However, as long as the liquid is used, pattern collapse cannot be eliminated because the liquid has a certain surface tension. In order to solve the problem of the pattern collapse, it is necessary to use a rinsing liquid having a zero surface tension, or to replace the rinsing liquid with a liquid having a zero surface tension, and then dry the replaced liquid.
[0008]
A supercritical fluid is a liquid having a surface tension of zero. A supercritical fluid is a substance at a temperature and pressure exceeding the critical temperature and pressure, and has a dissolving power similar to a liquid, but has a tension and viscosity similar to those of a gas, and maintains a gas state. It can be called a liquid. Then, since the supercritical fluid does not form a gas-liquid interface, the surface tension becomes zero. Therefore, if drying is performed in a supercritical state, the concept of surface tension is lost, and pattern collapse does not occur. Usually, carbon dioxide is used as the supercritical fluid. Since carbon dioxide has a low critical point (7.3 MPa, 31 ° C.) and is chemically stable, it has already been used as a critical fluid for biological sample observation.
[0009]
Conventionally, supercritical drying using a supercritical state of carbon dioxide has been performed as follows. First, liquefied carbon dioxide is introduced into a predetermined processing vessel in advance, and drainage is repeated to replace the rinse liquid. After the rinsing liquid is replaced with carbon dioxide, the liquefied carbon dioxide in the vessel is turned into supercritical carbon dioxide by heating the processing vessel to a temperature and pressure above the critical point. Here, the operation of flowing in and out of the supercritical carbon dioxide is not particularly performed. Finally, in a state where only the supercritical carbon dioxide is attached to the fine pattern, the pressure inside the container is reduced, and the supercritical carbon dioxide is vaporized and dried.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the development and drying process, in general, the substrate is often washed with water and then dried. However, since water cannot be directly replaced with carbon dioxide, the water is replaced with ethanol which is relatively easily mixed with carbon dioxide, and then the substrate is dried. Critical drying was performed. However, even though it is easily miscible, the solubility of ethanol and carbon dioxide is not sufficient, so that it takes a long time to perform replacement, and there is a problem that some of the components cannot be replaced. Further, in the case of forming a pattern made of a polymer material that dissolves in alcohol, the pattern is dissolved when alcohol is used, so that the above-described supercritical drying method cannot be applied.
[0011]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce pattern collapse in supercritical drying as compared with the related art.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the supercritical drying method of the present invention, first, a pattern layer having a predetermined pattern formed on a substrate is exposed to water, and then the pattern layer is exposed to an alcohol liquid with water attached to the pattern layer. The water adhering to the layer is dissolved in the alcohol liquid to make the alcohol liquid adhere to the pattern layer, and then the pattern layer is aliphatic carbonized while the alcohol liquid adheres to the pattern layer. Exposure to a liquid of hydrogen dissolves the alcohol liquid adhering to the pattern layer in the aliphatic hydrocarbon liquid to make the aliphatic hydrocarbon liquid adhere to the pattern layer. The pattern layer is exposed to a liquid of a nonpolar substance which is a gas in the air atmosphere with the aliphatic hydrocarbon liquid attached, and the aliphatic hydrocarbon liquid attached to the pattern layer is exposed. Dissolved in a non-polar substance liquid to make the non-polar substance liquid adhere to the pattern layer, then put the non-polar substance adhering to the pattern layer into a supercritical state, and then adhere to the pattern layer It is intended to vaporize the non-polar substance in the supercritical state.
According to the present invention, the alcohol adhering to the pattern layer formed on the substrate is replaced with an aliphatic hydrocarbon, and at the stage where the non-polar substance liquid adheres to the pattern layer, the pattern layer contains an aliphatic hydrocarbon. Is attached.
[0013]
In the supercritical drying method of the present invention, first, a pattern layer having a predetermined pattern formed on a substrate is exposed to water, and then the pattern layer is made of an aliphatic hydrocarbon with water adhered to the pattern layer. Exposure to liquid, emulsify the water and aliphatic hydrocarbon liquid attached to the pattern layer to make the aliphatic hydrocarbon liquid adhere to the pattern layer, and then apply the aliphatic hydrocarbon to the pattern layer When the pattern layer is exposed to the non-polar substance liquid, which is a gas in the atmosphere, with the liquid attached, the aliphatic hydrocarbon liquid adhering to the pattern layer is dissolved in the non-polar substance liquid to form a pattern. The liquid layer of the nonpolar substance is attached to the layer, then the nonpolar substance adhering to the pattern layer is brought to the supercritical state, and then the supercritical nonpolar substance adhering to the pattern layer Vaporize Those were Utoshi.
According to the present invention, the water adhering to the pattern layer formed on the substrate is replaced with an aliphatic hydrocarbon, and at the stage where the non-polar substance liquid adheres to the pattern layer, the pattern layer contains an aliphatic hydrocarbon. Is attached.
[0014]
In the above invention, water and an aliphatic hydrocarbon liquid are emulsified by adding a surfactant to the aliphatic hydrocarbon. Further, by adding a surfactant to water, the water and the liquid of the aliphatic hydrocarbon are emulsified. This surfactant is a non-ionic surfactant.
In the above invention, the aliphatic hydrocarbon is either normal hexane or normal heptane. The non-polar substance is carbon dioxide.
Further, in the above invention, all the steps may be performed in the same container.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
In the present invention, before performing supercritical drying, an aliphatic hydrocarbon such as n-hexane (normal hexane) is attached to the pattern surface. As used herein, the term "aliphatic hydrocarbon" refers to an aliphatic hydrocarbon that is in a liquid state in an atmospheric atmosphere, such as at 20 to 30 ° C. under atmospheric pressure.
As described above, in supercritical drying using carbon dioxide, carbon dioxide used as a supercritical fluid has no polarity, and has low solubility in a polar alcohol. Therefore, in order to supercritically dry the fine pattern to which the alcohol is attached, even if an attempt is made to replace the attached alcohol with liquefied carbon dioxide, a region where the alcohol cannot be partially replaced and the alcohol remains remains. Since supercritical drying is not performed in the region where the alcohol remains, pattern collapse occurs as shown in FIG.
[0016]
In contrast, if the object to be replaced with liquefied carbon dioxide is a nonpolar aliphatic hydrocarbon, the solubility for carbon dioxide is high, and the aliphatic hydrocarbon remains without being completely replaced with liquefied carbon dioxide. It is suppressed, and pattern collapse does not occur. Therefore, if the substrate to be dried is rinsed with a non-polar aliphatic hydrocarbon and then subjected to supercritical drying using carbon oxide, pattern collapse can be greatly suppressed. In addition, n-hexane, cyclohexane, etc. are suitable because a lower molecular weight aliphatic hydrocarbon has higher compatibility with liquefied carbon dioxide.
Hereinafter, an embodiment will be described in more detail.
[0017]
【Example】
(Example 1)
First, a supercritical drying apparatus for performing supercritical drying will be described. In the supercritical drying apparatus, as shown in FIG. 1, a substrate 101 to be processed is fixed in a reaction chamber 102 where supercritical drying is performed, and is processed. The reaction chamber 102 includes a liquefied carbon dioxide cylinder 103 connected to the reaction chamber 102 via a pump unit 104. The reaction chamber 102 is provided with a discharge pipe 105 and a valve 106 between the pump unit 104 and the reaction chamber 102. In addition, a pressure control valve 107 for automatically controlling the pressure in the reaction chamber 102 is provided in the discharge pipe 105. The temperature inside the reaction chamber 102 is controlled by a temperature control device 108.
[0018]
Next, the supercritical drying of the first embodiment using the above-described supercritical drying apparatus will be described.
First, as shown in FIG. 2A, the surface of the silicon substrate 101 having a (110) plane is thermally oxidized to form an oxide film 201 with a thickness of about 30 nm, and as shown in FIG. A thin resist pattern 202 is formed. As the resist pattern 202, a pattern having a width of about 30 nm was formed at intervals of 30 nm using a known lithography technique. Next, after the oxide film 201 is dry-etched using the resist pattern 202 as a mask, the resist pattern 202 is removed, and a mask pattern 201a made of silicon oxide is formed on the silicon substrate 101 as shown in FIG. 2C.
[0019]
Next, as shown in FIG. 3D, the silicon substrate 101 is immersed in a potassium hydroxide aqueous solution 203, and the surface of the silicon substrate 101 is etched using the mask pattern 201a as a mask. Since the surface of the silicon substrate 101 is the (110) plane, the etching with the potassium hydroxide aqueous solution 203 proceeds only in a direction perpendicular to the surface of the silicon substrate 101. Accordingly, as shown in FIG. 3D, a rectangular pattern 204 having a vertically long cross section can be formed on the silicon substrate 101.
[0020]
When the height of the pattern 204 became about 150 nm, as shown in FIG. 3E, the substrate 101 was immersed in water 205 to stop etching, and washed with water.
Next, the reaction chamber 102 shown in FIG. 1 was filled with ethanol, the substrate 101 washed with water was introduced into the reaction chamber 102 before the surface was dried, and the silicon substrate was sealed as shown in FIG. 3F. 101 is immersed in ethanol 206, and the water remaining on the surface of the pattern 204 is replaced with ethanol 206.
[0021]
Next, n-hexane was introduced into the above-mentioned reaction chamber 102, ethanol was discharged, and the inside of the reaction chamber 102 was filled with n-hexane. The pattern 204 is immersed in the n-hexane 207 around the pattern 204, and the ethanol existing around the pattern 204 is replaced with the n-hexane 207.
Next, liquefied carbon dioxide is introduced into the reaction chamber 102 from the cylinder 103 shown in FIG. 1 and replaced with n-hexane, and the silicon substrate 101 is immersed in liquefied carbon dioxide 208 as shown in FIG. 3H. State. As a result, the pattern 204 is immersed in the liquefied carbon dioxide 208.
[0022]
Thereafter, the delivery pressure of liquefied carbon dioxide by the pump unit 104 and the reaction chamber 10 by the pressure control valve 107. 2 Chamber 10 by the temperature controller 108 2 Each temperature in the reaction chamber is adjusted, 2 The internal pressure is 7.5 MPa and the reaction chamber 10 2 By setting the internal temperature to 35 ° C., the reaction chamber 10 2 The carbon dioxide inside was brought into a supercritical state. Reaction chamber 10 2 After the carbon dioxide in the reactor is brought into a supercritical state, the reaction chamber 10 2 The supercritical carbon dioxide in the reactor is discharged at a rate of 1 liter / min. 2 The inside was dried. As a result, as shown in FIG. 3I, a fine silicon pattern 204 having a width of about 30 nm and a height of 150 nm was formed on the silicon substrate 101 without pattern collapse.
[0023]
By the way, in the case of forming a resist pattern that dissolves in alcohol, as described above, after washing the formed fine pattern with water, the water cannot be replaced with alcohol. In such a case, an aliphatic hydrocarbon may be emulsified in water or a water may be emulsified in an aliphatic hydrocarbon by using a surfactant (surfactant). If a surfactant is used, it is possible to form a resist pattern and wash it with water, and then replace this water with an aliphatic hydrocarbon.
[0024]
A surfactant is an amphipathic substance basically composed of a hydrocarbon chain which is a lipophilic group and a hydrophilic group such as a polar group, and causes significant adsorption at an oil / water interface. Therefore, for water washing of the resist pattern, using water in which a surfactant is dissolved, or by using an aliphatic hydrocarbon in which a surfactant is dissolved, after washing a fine pattern formed with an aliphatic hydrocarbon, Can replace the moisture. When a surfactant is added to an aliphatic hydrocarbon, the surfactant remains on the substrate (pattern) unless the surfactant used is dissolved in liquefied carbon dioxide. In such a case, the substrate may be washed with an aliphatic hydrocarbon in which the surfactant has not been melted before introducing the liquefied nitrogen dioxide.
[0025]
The types of surfactants that can be used include, for example, those that are easily soluble in an organic solvent, hydrate the OH groups in the molecular structure, and emulsify water. Non There are ionic surfactants. Considering hydrophilicity, those having an ether skeleton are suitable. For example, those containing polyoxyethylene, in particular, polyoxyalkylene alkyl ethers such as polyoxyethylene noniphenol ether are excellent in emulsifying water for aliphatic hydrocarbons.
[0026]
Also, sorbitan fatty acid esters such as sorbitan laurate and sorbitan stearate can be used as the surfactant. Sorbitan fatty acid esters have less emulsifiability of water with respect to aliphatic hydrocarbons than polyoxyalkylene alkyl ethers, but have less influence on polar macromolecules such as resists of aliphatic hydrocarbons with added sorbitan fatty acid esters. In the case of a polyoxyalkylene alkyl ether-based surfactant, a polar polymer becomes soluble because water has a micellar structure when emulsified. On the other hand, the sorbitan-based surfactant hardly forms micelles with water, so that the polar polymer does not have solubility. Surfactants that can be used are not limited to those described above, and include fatty acid ester-type surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters. Non Ionic surfactants can also be used.
[0027]
(Example 2)
Hereinafter, the supercritical drying of the second embodiment using the supercritical drying apparatus of FIG. 1 will be described.
First, as shown in FIG. 4A, an electron beam is exposed to an electron beam resist thin film 401 made of NEB-31 (Sumitomo Chemical Industries) coated on a silicon substrate 101 to form a latent image of a desired pattern. Next, as shown in FIG. 4B, the silicon substrate 101 is immersed in a developing solution 402 composed of a 2.38% aqueous solution of tetraammonium hydroxide and developed to form a resist pattern 401a on the silicon substrate 101. The resist pattern 401a was formed to have a width of 30 nm and a height of 150 nm, and an interval with an adjacent pattern was formed to be 30 nm.
[0028]
Next, as shown in FIG. 4C, after the silicon substrate 101 is immersed in water 403 to stop the development and washed, the silicon substrate 101 is filled with n-hexane to which sorbitan monolaurate is added by 3% (weight ratio). The substrate 101 is fixed in the reaction chamber 102 (FIG. 1). The movement of the substrate 101 into the reaction chamber 102 is performed in a state where the water on the surface of the substrate 101 is not dried. As shown in FIG. 4D, the substrate 101 is immersed in n-hexane 404 to which sorbitan monolaurate is added. As a result, moisture on the surface of the resist pattern 401a is emulsified in n-hexane 404 due to the presence of sorbitan monolaurate, and moisture is removed from the vicinity of the resist pattern 401a, that is, from the surface of the substrate 101.
[0029]
Next, the above-mentioned reaction chamber 102 is sealed, and liquefied carbon dioxide is introduced into the reaction chamber 102 from the cylinder 103 shown in FIG. 1 and is replaced with n-hexane. As shown in FIG. It is assumed that it is immersed in carbon 405. As a result, the resist pattern 401a is immersed in the liquefied carbon dioxide 405, and the n-hexane 404 on the surface of the substrate 101 is replaced with the liquefied carbon dioxide 405.
Thereafter, the delivery pressure of liquefied carbon dioxide by the pump unit 104 and the reaction chamber 10 by the pressure control valve 107. 2 Chamber 10 by the temperature controller 108 2 Each temperature in the reaction chamber is adjusted, 2 The internal pressure is 7.5 MPa and the reaction chamber 10 2 By setting the internal temperature to 35 ° C., the reaction chamber 10 2 The carbon dioxide inside was brought into a supercritical state.
[0030]
And the reaction chamber 10 2 After the carbon dioxide in the reactor is brought into a supercritical state, the reaction chamber 10 2 The supercritical carbon dioxide in the reactor is discharged at a rate of 0.5 liter / min. 2 The inside was dried. As a result, as shown in FIG. 4F, a fine resist pattern 401a was formed. silicon The substrate 101 was dried without pattern collapse. Here, by setting the discharge rate of the supercritical carbon dioxide to 0.5 liter / min, the pressure change in the reaction chamber was moderated, and the pattern collapse due to the rapid pressure change was suppressed. When liquefied carbon dioxide is introduced, it is replaced with n-hexane to which sorbitan monolaurate has been added, and is in a state substantially free of moisture. Therefore, pattern expansion due to moisture remaining in the resist pattern during supercritical drying with supercritical carbon dioxide can be suppressed.
[0031]
In the first embodiment, the case where the silicon pattern is dried is taken as an example. R Although described, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to a pattern of a compound semiconductor or the like. Further, the present invention is not limited to the resist pattern used in the second embodiment, but may be applied to a pattern made of another polymer material. Further, the supercritical fluid is not limited to carbon dioxide, and a supercritical fluid of a nonpolar substance such as ethane or propane may be used.
[0032]
(Example 3)
When observing a biological sample with a scanning electron microscope, the biological sample needs to be dry. The drying of the biological sample can also be performed by supercritical drying. In supercritical drying of a biological sample, first, a biological sample in water is taken out, placed in a 5% n-hexane solution of polyoxyethylene nonylphenyl ether, and water is replaced with a hexane solution. Next, after rinsing the biological sample with a pure hexane solution, the reaction chamber 10 of the supercritical drying apparatus shown in FIG. 2 In the reaction chamber 10 2 Liquefied carbon dioxide was introduced inside. Reaction chamber 10 2 After the hexane is replaced and discharged by liquefied carbon dioxide, the reaction chamber 10 2 The internal pressure was 7.5 MPa, the temperature was 35 ° C., and the reaction chamber 10 2 The carbon dioxide inside was made supercritical. Thereafter, while maintaining the temperature at 35 ° C., supercritical carbon dioxide is supplied to the reaction chamber 10 at a rate of 1 liter / min. 2 Discharged from inside. As a result, a dried biological sample can be obtained in a favorable state with less deformation as compared with the alcohol substitution.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, first, a pattern layer having a predetermined pattern formed on a substrate is exposed to water, and then the pattern layer is exposed to a liquid of alcohol with water attached to the pattern layer, The water adhering to the pattern layer is dissolved in an alcohol liquid to make the alcohol liquid adhere to the pattern layer, and then the pattern layer is made aliphatic with the alcohol liquid adhering to the pattern layer. Exposure to the hydrocarbon liquid, dissolve the alcohol liquid adhering to the pattern layer in the aliphatic hydrocarbon liquid to make the aliphatic hydrocarbon liquid adhere to the pattern layer, and then apply When the aliphatic hydrocarbon liquid is attached, the pattern layer is exposed to a liquid of a non-polar substance which is a gas in an atmospheric atmosphere such as carbon dioxide, and adheres to the pattern layer. Dissolve the aliphatic hydrocarbon liquid in the non-polar substance liquid to make the non-polar substance liquid adhere to the pattern layer, and then put the non-polar substance adhering to the pattern layer in the supercritical state. Thereafter, the non-polar substance in a supercritical state adhering to the pattern layer is vaporized.
[0034]
According to the present invention, the alcohol adhering to the pattern layer formed on the substrate is replaced with an aliphatic hydrocarbon, and at the stage where the non-polar substance liquid adheres to the pattern layer, the pattern layer contains an aliphatic hydrocarbon. Is attached. Compared with the compatibility between the alcohol and the nonpolar substance, the compatibility between the alcohol and the aliphatic hydrocarbon and the compatibility between the aliphatic hydrocarbon and the nonpolar substance are higher. For this reason, each of the above substitutions is easily performed, and at the stage of bringing the liquid of the nonpolar substance into the supercritical state, almost no alcohol remains in the pattern layer, and according to the present invention, Pattern collapse in supercritical drying can be further reduced.
[0035]
Further, in the present invention, first, a pattern layer having a predetermined pattern formed on a substrate is exposed to water, and then the pattern layer is exposed to an aliphatic hydrocarbon liquid in a state where water is attached to the pattern layer. The water and aliphatic hydrocarbon liquid adhering to the layer are emulsified so that the aliphatic hydrocarbon liquid adheres to the pattern layer, and then the aliphatic hydrocarbon liquid adheres to the pattern layer. The pattern layer is exposed to a liquid of a non-polar substance which is a gas in an atmospheric atmosphere such as carbon dioxide while dissolving the liquid of the aliphatic hydrocarbon adhering to the pattern layer in the liquid of the non-polar substance. The liquid layer of the nonpolar substance is attached to the layer, then the nonpolar substance adhering to the pattern layer is brought to the supercritical state, and then the supercritical nonpolar substance adhering to the pattern layer To And so as to of.
[0036]
According to the present invention, the water adhering to the pattern layer formed on the substrate is replaced with an aliphatic hydrocarbon, and at the stage where the non-polar substance liquid adheres to the pattern layer, the pattern layer contains an aliphatic hydrocarbon. Is attached. As described above, without using alcohol, at the stage where the liquid of the nonpolar substance is brought into the supercritical state, water is substantially suppressed from remaining in the pattern layer. Pattern collapse can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a supercritical drying apparatus used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram illustrating a supercritical drying method in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a process diagram illustrating a supercritical drying method according to the first embodiment of the present invention, following FIG. 2;
FIG. 4 is a process diagram illustrating a supercritical drying method in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a fine pattern is collapsed.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a rinsing liquid is present between fine patterns.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 101: substrate, 102: reaction chamber, 103: cylinder, 104: pump unit, 105: discharge pipe, 106: valve, 107: pressure control valve, 108: temperature controller, 201: oxide film, 202: resist pattern, 203 ... aqueous potassium hydroxide solution, 204 ... pattern, 205 ... water, 206 ... ethanol, 207 ... n-hexane, 208 ... liquefied carbon dioxide.

Claims (8)

基板上に形成された所定のパターンを有するパターン層を水に晒す第1の工程と、
この第1の工程の後、前記パターン層に前記水が付着した状態で前記パターン層をアルコールの液体に晒し、前記パターン層に付着している水を前記アルコールの液体に溶解させて前記パターン層に前記アルコールの液体が付着している状態とする第2の工程と、
この第2の工程の後、前記パターン層に前記アルコールの液体が付着している状態で前記パターン層を脂肪族炭化水素の液体に晒し、前記パターン層に付着しているアルコールの液体を前記脂肪族炭化水素の液体に溶解させて前記パターン層に前記脂肪族炭化水素の液体が付着している状態とする第3の工程と、
この第3の工程の後、前記パターン層に前記脂肪族炭化水素の液体が付着している状態で前記パターン層を大気雰囲気では気体である無極性物質の液体に晒し、前記パターン層に付着している脂肪族炭化水素の液体を前記無極性物質の液体に溶解させて前記パターン層に前記無極性物質の液体が付着している状態とする第4の工程と、
この第4の工程の後、前記パターン層に付着している無極性物質を超臨界状態とする第5の工程と、
この第5の工程の後、前記パターン層に付着している超臨界状態の無極性物質を気化させる第6の工程と
を少なくとも備えたことを特徴とする超臨界乾燥方法。
A first step of exposing a pattern layer having a predetermined pattern formed on the substrate to water;
After the first step, the pattern layer is exposed to an alcohol liquid in a state where the water adheres to the pattern layer, and the water adhering to the pattern layer is dissolved in the alcohol liquid to form the pattern layer. A second step of causing the alcohol liquid to adhere to the
After this second step, the pattern layer is exposed to an aliphatic hydrocarbon liquid in a state where the alcohol liquid is attached to the pattern layer, and the alcohol liquid attached to the pattern layer is removed from the fatty liquid. A third step of dissolving the aliphatic hydrocarbon liquid in the aliphatic hydrocarbon liquid to cause the aliphatic hydrocarbon liquid to adhere to the pattern layer;
After the third step, the pattern layer is exposed to a liquid of a non-polar substance which is a gas in an air atmosphere in a state where the liquid of the aliphatic hydrocarbon is attached to the pattern layer. A fourth step of dissolving the liquid of the aliphatic hydrocarbon having been dissolved in the liquid of the nonpolar substance to make the liquid of the nonpolar substance adhere to the pattern layer;
After the fourth step, a fifth step of bringing the nonpolar substance attached to the pattern layer into a supercritical state,
After the fifth step, at least a sixth step of vaporizing a non-polar substance in a supercritical state adhering to the pattern layer.
基板上に形成された所定のパターンを有するパターン層を水に晒す第1の工程と、
この第1の工程の後、前記パターン層に前記水が付着した状態で前記パターン層を脂肪族炭化水素の液体に晒し、前記パターン層に付着している水と前記脂肪族炭化水素の液体とを乳化させて前記パターン層に前記脂肪族炭化水素の液体が付着している状態とする第2の工程と、
この第2の工程の後、前記パターン層に前記脂肪族炭化水素の液体が付着している状態で前記パターン層を大気雰囲気では気体である無極性物質の液体に晒し、前記パターン層に付着している脂肪族炭化水素の液体を前記無極性物質の液体に溶解させて前記パターン層に前記無極性物質の液体が付着している状態とする第3の工程と、
この第3の工程の後、前記パターン層に付着している無極性物質を超臨界状態とする第4の工程と、
この第4の工程の後、前記パターン層に付着している超臨界状態の無極性物質を気化させる第5の工程と
を少なくとも備えたことを特徴とする超臨界乾燥方法。
A first step of exposing a pattern layer having a predetermined pattern formed on the substrate to water;
After the first step, the pattern layer is exposed to an aliphatic hydrocarbon liquid with the water attached to the pattern layer, and the water and the aliphatic hydrocarbon liquid attached to the pattern layer are exposed to water. A second step of emulsifying the liquid to make the aliphatic hydrocarbon liquid adhere to the pattern layer,
After the second step, the pattern layer is exposed to a liquid of a nonpolar substance which is a gas in an air atmosphere in a state where the aliphatic hydrocarbon liquid is attached to the pattern layer, and adheres to the pattern layer. A third step of dissolving the liquid of the aliphatic hydrocarbon being dissolved in the liquid of the non-polar substance to make the liquid of the non-polar substance adhere to the pattern layer;
After this third step, a fourth step of bringing the nonpolar substance attached to the pattern layer into a supercritical state,
After the fourth step, at least a fifth step of vaporizing the non-polar substance in a supercritical state adhering to the pattern layer.
請求項2記載の超臨界乾燥方法において、
前記第2の工程において、前記脂肪族炭化水素に界面活性剤を添加しておくことで、前記水と前記脂肪族炭化水素の液体とを乳化させることを特徴とする超臨界乾燥方法。
The supercritical drying method according to claim 2,
A supercritical drying method, wherein in the second step, a surfactant is added to the aliphatic hydrocarbon to emulsify the water and the liquid of the aliphatic hydrocarbon.
請求項2記載の超臨界乾燥方法において、
前記第2の工程において、前記水に界面活性剤を添加しておくことで、前記水と前記脂肪族炭化水素の液体とを乳化させることを特徴とする超臨界乾燥方法。
The supercritical drying method according to claim 2,
The supercritical drying method, wherein in the second step, a surfactant is added to the water to emulsify the water and the liquid of the aliphatic hydrocarbon.
請求項3または4に記載の超臨界乾燥方法において、
前記界面活性剤は、非イオン性界面活性剤であることを特徴とする超臨界乾燥方法。
The supercritical drying method according to claim 3 or 4,
The supercritical drying method, wherein the surfactant is a nonionic surfactant.
請求項1〜5いずれか1項に記載の超臨界乾燥方法において、
前記脂肪族炭化水素はノルマルヘキサンもしくはノルマルヘプタンのいずれかであることを特徴とする超臨界乾燥方法。
The supercritical drying method according to any one of claims 1 to 5,
The supercritical drying method, wherein the aliphatic hydrocarbon is one of normal hexane and normal heptane.
請求項1〜6いずれか1項に記載の超臨界乾燥方法において、
前記無極性物質は、二酸化炭素であることを特徴とする超臨界乾燥方法。
The supercritical drying method according to any one of claims 1 to 6,
The said nonpolar substance is carbon dioxide, The supercritical drying method characterized by the above-mentioned.
請求項1〜7いずれか1項に記載の超臨界乾燥方法において、
前記全ての工程は、同一の容器内で行うことを特徴とする超臨界乾燥方法。
The supercritical drying method according to any one of claims 1 to 7,
A supercritical drying method, wherein all the steps are performed in the same container.
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