JP4060659B2 - Pattern forming method and substrate processing apparatus - Google Patents

Pattern forming method and substrate processing apparatus Download PDF

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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成された感光性樹脂膜の現像処理を行うパターン形成方法及び基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、微細加工技術では、100nmを切るようなきわめて小さい寸法のデバイスパターン形成が要求される一方、非常に高い精度の加工が要求されている。また、これらの加工に用いられている光リソグラフィーでは、KrF→ArF→F2と露光に用いるエキシマレーザーの波長の短波長化により、微細化が進められている。
【0003】
しかし、これらのエキシマレーザーを用いてパターン形成を行っても、微細化の要求に対して十分でなく、光リソグラフィーでターゲットよりも大きい寸法を形成しておいて、ドライエッチング、UV光を照射しながらオゾンでアッシング(特開2001-85407)等のドライプロセスによりレジストパターンを細くするスリミング処理が行われている。ドライプロセスは反応性に富むため、レジストパターンを細くするという点では有効であるが、基板面内、基板間の寸法の制御性に問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ドライプロセスによる従来のスリミング処理では、エッチングガスが反応性に富むため、レジストパターンを細くするという点では有効であるが、基板面内、基板間の寸法の制御性に問題があった。
【0005】
本発明の目的は、基板面内、基板間の寸法の制御性の向上を図りつつ、微細なレジストパターンを実現するパターン方法及び基板処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【0007】
(1)本発明の一例に係わるパターン形成方法は、基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、前記感光性樹脂膜を露光する工程と、前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、前記パターンに活性化した水を接触させることによって、前記パターンの表層を除去するスリミング処理を行う工程と、を含むパターン形成方法であって、前記活性化した水として、超臨界水もしくは亜臨界水を用いることを特徴とする。
【0008】
(2)本発明の一例に係わるパターン形成方法は、基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、前記感光性樹脂膜を露光する工程と、前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、前記パターンに活性化した水を接触させて前記パターンの表層を改質する工程と、前記パターンに現像液を供給して、前記パターンの表層を除去する工程とを含むことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【0013】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第一の実施形態に係るパターン形成方法の処理手順を示すフローチャートである。また、図2は本発明の第一の実施形態に係るパターン形成方法を実現するための処理装置の構成を示す図である。図1および2を用いて本発明の第一の実施形態に係るパターン形成方法を説明する。
【0014】
(ステップS101)
基板、例えば半導体ウエハ上に反射防止膜、化学増幅型レジストを塗布する。化学増幅型レジスト上に、露光用レチクルを介してArFエキシマレーザーを照射し、露光用レチクルに形成されたパターンを縮小投影露光する。該ウエハを熱処理し、現像装置に搬送する。
【0015】
(ステップS102)
現像装置では、ウエハ上に現像液を供給して、レジストパターンを形成する。
【0016】
(ステップS103)
所定の時間経過した後、ウエハを回転させながら純水を供給し、現像の停止およびウエハの洗浄を行う。
【0017】
(ステップS104)
次に、ウエハを高速で回転し、ウエハを乾燥させる。
【0018】
(ステップS105)
現像処理後のウエハを図2に示すスリミング処理装置20に搬送する。ウエハ22を処理容器21内の基板保持機構23に載置する。
【0019】
このスリミング処理装置20では、ウエハ上のレジストパターンに超臨界状態もしくは亜臨界状態の水を接触させることでスリミング(レジストの残し寸法を細く加工)処理を行う。
【0020】
(ステップS106)
次に、ウエハ上のレジストパターンに対して、超臨界状態もしくは亜臨界状態の水を接触させてスリミング処理を行う。スリミング処理は以下の手順で行われる。
【0021】
バルブ29を開き、処理容器21内に純水タンク26から超臨界状態の純水を導入する。温調器27及び高圧ポンプ28を動作させ、純水を所定の温度及び圧力に設定することで、超臨界状態の純水が処理容器21内に導入される。
【0022】
また、温調器24により、処理容器21内の温度が所定の温度になるようにする。レジストパターンが超臨界水に接触することにより、スリミング処理が行われる。超臨界水の導入後、バルブ29を閉じ、温調器27及び高圧ポンプ28を停止させる。スリミング処理を所定時間行って、パターンを所望の寸法に仕上げる。
【0023】
(ステップS107)
所定時間経過後、温調器24により、処理容器21内の温度を下げる。その後、バルブ25を開き、スリミング処理を停止させる。この時、水が超臨界状態から常温・常圧の状態に戻る際に、ウエハ上に水が残るように、温度・圧力を温調器24、バルブ25を制御する。
【0024】
(ステップS108)
次に、ウエハの洗浄を行う。ウエハの洗浄については以下の手順で行う。バルブ25を閉じた後、バルブ33を開き、二酸化炭素ボンベ30から処理容器21内に、超臨界状態の二酸化炭素を導入する。温調器31、高圧ポンプ32を動作させ、二酸化炭素を所定の温度、圧力にすることで、超臨界状態の二酸化炭素が処理容器21内に導入される。また、温調器24により、処理容器21の温度が所定の温度になるようにする。処理容器21内に超臨界状態の二酸化炭素を連続的に供給しながら、バルブ25を開いた状態にし、水を含む超臨界状態の二酸化炭素を処理容器21から排出することでウエハ22を洗浄する。
【0025】
(ステップS109)
ウエハ22上の水が完全に除去された後、温調器31、高圧ポンプ32を制御して、超臨界状態の二酸化炭素が、液体状態を経ずに、気体状態にしてウエハ22を乾燥させる。ウエハ22が乾燥した後、バルブ33を閉じ、温調器31、高圧ポンプ32を停止させる。
【0026】
次に、超臨界水を用いたスリミングの作用について、以下に説明する。
図3に水の相図を示す。図3に示すように、水の臨界点は374℃、22Mpaである。臨界点よりも高温・高圧の超臨界水、又は臨界点付近の亜臨界水は、イオン積が大きく、有機物と酸化分解・加水分解反応する。従って、有機物であるレジストを超臨界水もしくは亜臨界水と作用させることで、レジストが分解し、レジストパターンの残し寸法の減少(スリミング)が生じる。また、温度・圧力を適切な値に設定することで、反応の速度を制御することができるため、スリミング量の制御が可能である。また、超臨界状態では、物質の拡散速度が液体状態よりも速く、反応生成物の拡散も早く、ウエハ全体にわたって均一なスリミングが可能である。また、均一な酸化分解反応が緩やかに起こるため、ラインエッジラフネスの低減も可能である。
【0027】
次に、超臨界状態の二酸化炭素を用いた洗浄、及び乾燥の作用について説明する。
図4に、二酸化炭素の相図を示す。図4に示すように、二酸化炭素の臨界点は31℃、7.4Mpaである。二酸化炭素は、臨界点よりも高温・高圧で超臨界状態となる。超臨界状態の二酸化炭素は、粘性・表面張力が小さく微小な間隙への浸透力が大きく、水を溶解する。そのうえ、常温・常圧に戻すと乾燥するため洗浄に適している。また、アスペクト比が高い微細なレジストパターン表面の液体を液体状態で乾燥させると、パターン倒れが生じることが知られている。超臨界状態から気体でレジストパターン表面の液体を溶解させて乾燥させることにより、パターン倒れを防止できる。パターン倒れ防止の観点からは、スリミング処理の後、水の超臨界状態から液体状態を経ずに水の気体状態にして乾燥させることも可能である。本実施形態ではスリミング反応による反応生成物が欠陥として残る可能性がある。よって、本実施形態では、超臨界状態の二酸化炭素で洗浄・乾燥を行っている。
【0028】
次に、実験結果をもとに、本実施形態のパターン形成方法の効果について説明する。
ウエハ上に反射防止膜(膜厚50nm)、化学増幅型レジスト(膜厚300nm)を塗布する。化学増幅型レジストに対して、露光用レチクルを介してArFエキシマレーザー(露光波長λ:193nm)を照射し、レチクルに形成されたパターンを縮小投影露光する。投影光学系の開口数(NA)は0.6である。ウエハを120℃で90秒間熱処理する。アルカリ現像液で60秒間現像を行う。純水を供給し、反応の停止および洗浄を行う。以上のリソグラフィ工程により、ウエハ上に100nmの孤立残しパターンを形成する。この状態でパターン寸法のばらつきを計測したところ、3σで3nmであった。
【0029】
その後、ウエハをスリミング処理装置に搬送する。380℃、23MPaの超臨界水で120秒間、スリミング処理を行う。図3の実線に示すように25℃、大気圧に戻し反応を停止させる。ウエハ上に水が残っている状態で、35℃、10MPaの超臨界状態の二酸化炭素でウエハを30秒間洗浄する。洗浄後、図4の実線に示すように、処理容器201内を25℃、大気圧に戻し乾燥させる。
【0030】
その結果、孤立残しパターンの寸法は50nm(レジスト膜厚275nm)になった。パターン寸法のばらつきを計測したところ、3σで4nmであった。従来のドライプロセスによるスリミング後の、パターン寸法のバラツキは3σで5nmであった。またレジスト残渣、パターン倒れとも見られなかった。参照サンプルとして、水の超臨界状態から乾燥したものは、若干レジスト残渣が見られた。さらに、24枚のウエハを連続処理したところ、ウエハ間のばらつきは3σで2nmである。従来のドライプロセスでは、ウエハ間のバラツキは3σで4nmであった。従って、臨界水でのスリミングにより、高い均一性が得られることが分かる。また、ラインエッジラフネスは従来のドライプロセスの半分となり、良好であった。
【0031】
以上説明したように、超臨界水を用いたスリミングを行うことにより、面内、ウエハ間とも寸法制御性よくパターン寸法のスリミングが可能となる。また、超臨界状態の二酸化炭素により洗浄することでレジスト残渣を低減することができる。また、超臨界状態の二酸化炭素が導入された状態からウエハを乾燥することによって、アスペクト比が高くてもパターン倒れがないレジストパターンを形成できる。
【0032】
本実施形態では、現像工程で純水で洗浄し、スピン乾燥しているが、レジストのアスペクト比が高い、もしくは密着性がよくない場合には、パターン倒れが生じる可能性があるため、スピン乾燥せずに、ウエハ上に水の液膜を形成した状態でスリミング処理装置に搬送したほうがよい。この場合は、処理容器内で水の超臨界状態にするときに、ウエハ上の水が蒸発しないように、圧力・温度を制御する必要がある。
【0033】
また、超臨界水でスリミング処理した後に、超臨界状態の二酸化炭素で洗浄、乾燥を行っているが、パターン倒れの問題がない場合には、液体の水で洗浄し、スピン乾燥してもよい。また、レジスト残渣の問題がない場合には、超臨界水の状態から、水の気体の状態になるように圧力・温度を変化させて乾燥させてもよい。
【0034】
本実施形態では、スリミングするパターンとして、レジストパターンの例を示したが、超臨界水・亜臨界水でパターン寸法が細くなるパターンであればこれに限らない。例えば、シリコン窒化膜パターンも寸法が細くなる。
【0035】
本発明の具体的な適用範囲は、リソグラフィ工程後のパターン寸法(本実施例では100nm)をL[nm]、露光波長をλ[nm]、投影光学系の開口数をNAとしたときに、Lをλ/NAで規格化した値が1.2以下である。(本実施例では0.86)
(第2の実施形態)
図5〜図13を用いて、本発明の第2の実施形態に係わるパターン形成方法を説明する。図5は、本発明の第2の実施形態に係るパターン形成方法の処理手順を示すフローチャートである。また、図6は、パターン形成方法を行う基板処理装置の概略構成を示す図である。図7は、本発明の第2の実施形態に係わる光照射部の概略構成を示す図である。図8は、図7に示した光照射部、移動機構、及びギャップ調整機構の概略を示す図である。図9〜13は、本実施形態のパターン形成方法の説明に用いる図である。
【0036】
(ステップS201)
ウエハ上に反射防止膜、化学増幅型レジストを塗布し、ArFエキシマレーザーを用い、露光用レチクルを介し所望のパターンを縮小投影露光する。該ウエハを熱処理し、図6に示す基板処理装置に搬送する。図6に示すように、ウエハ61は、基板処理装置の基板保持機構62上に略水平に載置される。基板保持機構62は、基板保持機構62の略中心部に接続された回転機構63により回転する。基板保持機構62の回転により、ウエハ61が回転する。基板処理装置は、現像液吐出ノズル64、リンス液吐出ノズル65、光照射部70を具備している。
【0037】
図7を用いて水に光を照射する光照射部の構成を説明する。図7(a)は光照射部の正面図、図7(b)は光照射部の断面図である。図7(a)は走査方向から見た図であり、図7(b)は走査方向に直交する方向の断面図である。
【0038】
図7(a),(b)に示すように、ランプハウス71内に、走査方向に直交する方向に沿って、複数のランプ72が配列されている。ランプハウス71のウエハに対向する側には、石英ガラス(透明板)73が設置されている。ランプ72には、電力入力部75から電力が入力される。電力入力部75は各ランプ72に独立に電力を供給し、それぞれのランプ72の照度を調整することができる。
【0039】
ランプハウス71内に、ランプ72から発した光を効率よくウエハ側に照射するために、リフレクタ76が設けられている。また、ランプ72と石英ガラス73との間に、照度むらを少なくする拡散板77が設置されている。
【0040】
ランプとして、複数のランプ72を用いたのはそれぞれのランプへの入力電力を調整して照度の均一性をあげるためで、分割しなくても均一であれば、分割したランプを用いる必要はない。
【0041】
ランプ72としては、エキシマランプを用いた。エキシマランプ光は、172nmの波長の成分を含む。波長172nmの光は、空気中の酸素にも吸収される。よって、ランプハウス71内に酸素があると、水が吸収する光量が減る。よって、ランプハウス71内は窒素に置換するか、真空にすることが望ましい。また、石英ガラス73も照射光に対して透明なものが望ましい。
【0042】
次に、光照射部70を保持する機構および光照射部70を水平移動させる移動機構について図8を参照して説明する。
【0043】
図8に示すように、光照射部70の走査方向側の側面にギャップ測定機構82が設けられている。ギャップ測定機構82は、レーザー光を用いた測距離器である。ギャップ測定機構82は、光照射部70の石英ガラス73と基板保持機構62上に載置される半導体ウエハ61の上面との間隔を測定する。測定対象は、ウエハ61と石英ガラス73との間隔であるので、ギャップ測定機構82からのレーザ光の照射位置は、ウエハ61と平行な面であれば、ウエハ61上でなくてもよい。
【0044】
ギャップ調整機構83は、光照射部70の両端部に設けられている。ギャップ調整機構83は、ギャップ測定機構82の測定結果に基づいて、石英ガラス73がウエハ61上の純水67に接するように、石英ガラス73とウエハ61の上面との間隔を調整する。ギャップ調整機構83は、ピエゾ素子の伸縮により、前記間隔を調整する。
【0045】
移動機構84は、ギャップ調整機構83により前記間隔が所定値に保持された光照射部70を水平方向に移動させる。
【0046】
また、ウエハ61と光照射部70との間隔を精密に一定の距離で保持する必要があるの。よって、ウエハ61が撓まないように、基板保持機構62の直径はウエハとほぼ同じ大きさであることが好ましい。
【0047】
(ステップS202)
図9に示すように、現像液吐出ノズル64からウエハ61上に現像液66を供給し、レジスト膜の現像を行う。
【0048】
ここでは、現像液吐出ノズル64をウエハ61の一方の端から他方の端へ走査させ、カーテン状に現像液を吐出させることでウエハ61上に現像液66を供給した。ここで用いた現像液吐出ノズル64は、ノズルの走査方向に直交する方向の吐出口の幅が、ウエハの径より大きいものである。
【0049】
なお、現像液供給機構としてウエハの一方の端から他端へ向かって走査させる機構を有しているが、この他に、図10に示すように、直線状ノズル104をウエハ61上でウエハ61と相対的に回転しながら現像液を供給する機構や、図11に示すように、直管状のノズル114を用いて、液を供給しながらウエハ61を回転させてウエハ全面に現像液を供給する機構や、ウエハ全面に一様にスプレーノズルから現像液を吹き付けることで現像液を供給する機構を用いてもよい。
【0050】
(ステップS203)
所定の現像時間が経過したレジストパターンが形成された後、図12に示すように、リンス液吐出ノズル65からウエハ61上に純水67を供給し、現像反応の停止および洗浄を行う。純水の供給は、回転機構63によりウエハ61を回転させながら行う。洗浄終了後スピン乾燥せずに、ウエハ61の回転を止めて、ウエハ61上純水67の液膜が形成された状態にする。
【0051】
(ステップS204)
次いで、同じ基板処理装置内で、レジストパターンのスリミング処理を行う。スリミング処理は、図13に示すように、光照射部70を一方向に走査させつつ、ウエハ61上の純水に光照射部70から光を照射して行う。
【0052】
光照射部70から照射される光は、水が吸収する250nm以下の波長を含む。水に250nm以下の波長を含む光が照射されると、水から活性なラジカル分子又はラジカル原子が発生する。このラジカル分子・原子によりスリミング処理が行われる。
【0053】
水に対する光の透過率は水の厚さによって大きく変化する。よって、光照射部とウエハの間隔を精密に制御する必要がある。図14に172nmの光における水の液厚と透過率の関係を示す。この関係より、液厚をμmオーダーで制御する必要があることがわかる。
【0054】
石英ガラス73とウエハ61表面との間の液体の透過率が5%未満であるとラジカル分子・原子の発生効率が減少し、スリミング処理を行うことが困難となる。従って、ギャップ測定機構82により、石英ガラス73とウエハ61表面との間の液体の透過率が5%以上となるように、ギャップを調整する。
【0055】
(ステップS205)
スリミング処理終了後、再びウエハ61を回転させながら純水を供給しウエハ61を洗浄する。
【0056】
(ステップS206)
次いで、ウエハ61の乾燥処理を行う。乾燥処理は、スピン乾燥せずに、水の液膜が形成された状態のウエハ61を、図2に示す基板処理装置に搬送して行う。
【0057】
処理容器21に搬送後、バルブ33を開き、温調器31、高圧ポンプ32を動作させ、所定の温度、圧力で処理容器21に超臨界状態の二酸化炭素を導入する。また、処理容器21の温調器24により、処理容器21内の温度が所定の温度になるようにする。処理容器21内に超臨界状態の二酸化炭素を連続的に供給しながら、バルブ25を開いた状態にし、水が含まれる超臨界状態の二酸化炭素を排出する。ウエハ61上の水が完全に除去された後、バルブ33を閉じ、温調器31、高圧ポンプ32を停止させ、処理容器21内を減圧し、ウエハ61を乾燥させる。
【0058】
次に本実施形態のパターン形成方法による作用・効果について説明する。
【0059】
(スリミング反応:ステップ203)
水に250nm以下の波長の光を照射すると、OHラジカルやOラジカルが生成される。両ラジカルとも酸化性が強く、特に、OHラジカルは酸化性が非常に強い。そのため、有機物であるレジストは両ラジカルによって酸化分解される。
【0060】
従って、ウエハ上に水の液膜を形成した状態で、光を照射して、OHラジカル、Oラジカルを生成する。OHラジカル、Oラジカルをレジストと作用させることで、レジストが酸化分解し、レジストパターンの残し寸法の減少(スリミング)が生じる。また、光の照射量、照射時間、水の液厚を適切な値に設定することで、反応量を制御することができる。よって、スリミング量の制御が可能である。また、均一な酸化分解反応が緩やかに起こるため、レジストパターンのラインエッジラフネスの低減も可能である。
【0061】
本実施形態ではラジカル源として水を用いているが、過酸化水素水でもOHラジカルやOラジカルを生成することが可能である。過酸化水素は一分子から二分子OHラジカルを生成できるので、より効率的である。水の場合には波長250nm以下で吸収が大きくなるので、250nm以下の光を照射することでOHラジカルを発生させることができる。過酸化水素水の場合には300nm以下で吸収が大きくなる。従って、300nm以下の波長の光を含む光を照射することで、OHラジカルが生成される。
【0062】
また、酸素分子、オゾン分子を溶解させた水に光を照射することでもOHラジカル、Oラジカルを生成できる。溶解した酸素もしくはオゾンから生成されるOラジカル、および、水から生成されるOHラジカルおよびOラジカルによってスリミングが生じる。水および酸素、オゾンの吸収は250nm以下で大きくなる。従って、250nm以下の波長を含む光を照射することでラジカルが生成される。
【0063】
次に実験結果をもとに、本発明の効果について説明する。
ウエハ上に反射防止膜(膜厚50nm)、化学増幅型レジスト(膜厚300nm)を塗布する。化学増幅型レジストに、露光用レチクルを介してArFエキシマレーザー(露光波長λ:193nm)を照射して、レチクルに形成されたパターンを縮小投影露光する。投影光学系の開口数(NA)は0.6である。ウエハを120℃で90秒間熱処理する。60秒間アルカリ現像液で現像した後、純水を供給して現像の停止および洗浄を行い、100nmの孤立残しパターンを形成した。本実施形態では、洗浄後にスピン乾燥しないが、第1の実施形態で示したように、現像後のパターン寸法のばらつきは、3σで3nmであった。
【0064】
スリミング処理は、ランプ出力100mW/cm2、スキャン速度2mm/sec、石英ガラスとウエハとの距離50μmで行った。スリミング処理後の乾燥は35℃、10MPaの超臨界状態の二酸化炭素でウエハを30秒間洗浄する。洗浄後、処理室内を図4の実線に示すように25℃、大気圧に戻し乾燥させた。
【0065】
その結果、孤立残しパターンの寸法は50nm(レジスト膜厚275nm)になった。パターン寸法のばらつきを計測したところ、3σで3.5nmであった。またレジスト残渣、パターン倒れとも見られなかった。さらに、24枚のウエハを連続処理したところ、ウエハ間のばらつきは3σで3nmであり、高い均一性が得られた。従来のドライプロセスの場合、ウエハ間のばらつきは3σで4nmであった。また、ラインエッジラフネスは従来のドライプロセスの半分となり、良好であった。
【0066】
光照射により活性化した水を用いてスリミング処理を行うことにより、面内、ウエハ間とも寸法制御性よくパターン寸法のスリミングが可能となった。また、その後に超臨界状態の二酸化炭素により洗浄することでレジスト残渣を低減することができた。また、超臨界状態の二酸化炭素から乾燥することによって、アスペクト比が高いレジストパターンが形成できた。
【0067】
本実施形態では、スリミングした後に、超臨界状態の二酸化炭素で洗浄、乾燥を行っているが、パターン倒れの問題がない場合には、液体の水で洗浄し、スピン乾燥してもよい。また、レジスト残渣の問題がない場合には、超臨界水の状態から、水の気体の状態になるように圧力・温度を変化させて乾燥させてもよい。
【0068】
次に、本発明のその他の望ましい形態について説明する。
【0069】
本実施形態では、光照射部として、図6に示すようなものを用いたが、その他に図15から図22に示すような形態をとりうる。
【0070】
また、照射源として複数のランプを配列する構成に限るものではない。例えば、図15に示す光照射部150を用いても良い。この光照射部150は、複数の光ファイバ152の一端をウエハに対向するように配列している。各光ファイバ152の他端は、ランプハウス154に配置されている。ランプハウス154内に設けられたランプ155からの光を各光ファイバの他端に入射させる。ランプ(光源)155の光は、各光ファイバ152の一端からウエハに照射される。ランプ155と光照射部150とを分離することによって、光照射部150の重量が軽くなる。その結果、光照射部150の移動制御、並びに光照射部150とウエハとの距離制御が容易になる。
【0071】
また、走査方向にそって複数のランプを配列された光照射部を用いても良い。図16には、走査方向に沿って二つのランプ162a,162bが配列された光照射部160を示す。この光照射部160及び図7に示した光照射部70の走査により同じ照射量を与える場合、光照射部160の移動速度は光照射部70の移動速度の2倍にすることができる。従って、光照射部160を用いると、光照射部70に比べて、短時間での処理が可能となる。
【0072】
また、広い面積で照度の均一性がとれる場合、図17に示すようにウエハ61よりも大きい照射領域を有する光照射部170を用いることも可能である。この光照射部170のランプハウス内には、ランプ172a〜172iが配列されている。ランプ172a〜172iを上部側にリフレクタ176が配置されている。そして、ランプ172a〜172iと石英ガラス173との間に、拡散板177が配置されている。この光照射部による光照射時には、移動させる必要がない。よって、処理時間をかなり短縮することが可能である。
【0073】
また、純水の液膜が形成されたウエハ上で光照射部を走査するのではなく、ウエハ上に純水を供給する液体供給ノズルを走査させてウエハ上に純水の液膜を形成しながら、光照射部を走査させても良い。
【0074】
OHラジカル等によりスリミング反応が起こると、有機物であるレジストは分解して、水や二酸化炭素の気体が発生する。気体が発生すると、板材とウエハの間に気体が入り、ウエハ上における光の強度が変化してしまい、発生するラジカルの量が大きく変化してしまう。しかし、光を照射しながら液体を供給することで、発生する気体を除去することができる。
【0075】
図18に示すように、光照射部70とウエハ上に純水を供給する液体供給ノズル181とは、一体化することが好ましい。一体構造にすると、液体供給ノズル181及び光照射部70の移動及びギャップ調整が、一つの移動機構及びギャップ調整機構で行うことができる。ノズル181内の液体182aがウエハ61上に供給される。ウエハ61上に供給された液体132bにランプ72からの光が照射される。
【0076】
ウエハ61上の液体132bが0.5μmより厚いと、気体を除去することが困難になる。従って、光照射部保持機構は、ウエハ上面と石英ガラスとの間隔を0.5mm以下にする事が好ましい。
【0077】
図18に示す構造では、ランプ72からの光が、液体182b及びウエハ61に照射され、レジストは、光と発生したラジカルとの両方に反応する。光とレジストとの反応を抑制したい場合、図19に示す構造を用いればよい。図19に示すように、石英ガラス73が液体供給ノズル191の一部となっている。ランプ72はノズル191内の液体192aに光を照射する。ラジカル原子・分子はノズル141内で生成される。生成されたラジカル原子・分子は、液体192bの流れによりウエハ61上に供給される。図18に示す液体供給ノズル191と基板との距離を調整するギャップ調整機構を有することが好ましい。生成されたラジカル分子・原子は、直ぐに死活してしまう。よって、ラジカル分子・原子が死活しないように、液体供給ノズル191と基板との距離を狭くしつつ、走査を行うことが好ましい。また、ギャップ測定機構を設け、走査時に液体供給ノズル191下面と基板表面との距離を測定しつつ、ギャップ調整機構により距離を調整することが好ましい。
【0078】
また、図20に示すように、ランプ72からの光が直接ウエハ61にあたらないように二重の網目状の構造物202を石英ガラス73とウエハ61との間に設けている。発生したラジカル分子・原子は、網目状の構造物201,202を抜けて、ウエハ61表面に供給される。
【0079】
また、図21に示すように、石英ガラス73とウエハ61とのギャップより、石英ガラスの下流の構造物211とウエハ61とのギャップを狭くした構造であっても良い。この構造であると、効率的にラジカルをウエハ61表面に供給できる。
【0080】
また、光照射部,液体供給ノズルと共に、ウエハ上の液体を回収する液体吸引ノズルを走査させても良い。液体回収ノズルでウエハ上の液体を回収することにより、液体の流れをスムーズにすることができる。その結果、反応により発生した気体の除去を効率的に行うことができる。
【0081】
図22に示すように、光照射部70,液体供給ノズル181,及び液体吸引ノズル221は、一体構造であることが好ましい。一体構造にすると、液体供給ノズル181、光照射部70、及び液体吸引ノズル221の移動及びギャップ調整が、一つの移動機構及びギャップ調整機構で行うことができる。
【0082】
本実施形態では、光照射部を2mm/secで1回だけ移動させることによってスリミングを行っているが複数回(例えば8mm/secで4回)移動させることも有効である。早く移動させることによって、発生する気体の量が少なくなり、反応のばらつきが小さくなる。
【0083】
また、複数回の移動を行う場合には、スリミング処理を行う前にパターンの寸法を計測することが有効である。パターン寸法を計測することで、反応量を知ることができる。反応量に応じて、光照射部の走査回数、走査速度、照射条件(照射量やギャップ)をかえて、所望の反応量になるようにすればよい。反応量に応じて走査回数、走査速度、照射条件を変えることで、ウエハ間の反応量のばらつきを低減することができる。
また、寸法測定結果が、所望の量となった時点で、光照射部の走査を停止し、スリミング処理を停止させるよう制御しても良い。この制御方法でも、ウエハ間の反応量のばらつきを低減することができる。
なお、パターン寸法の計測方法としては、測定領域に光を照射し、その回折光強度から寸法を計測する方法(特開平10-300428号公報、特開2000-269120公報)が有効である。
【0084】
また、スリミング処理の前に光照射部の照射光の照度を測定することが望ましい。図23に示すように、処理前の光照射部70aからの照射光の照度を照度測定機構231により測定する。ランプが分割されている場合には、ランプごとに測定する。ランプごとに照度ばらつきがある場合には同じになるように、フィードバック機構232により制御する。
【0085】
また、測定された照度と設定された基準値とを比較して、光照射部70の移動速度、光照射部とウエハとのギャップを制御する。基準値としては、前回の処理時の照度を設定することが可能である。この制御により、ランプの劣化など時間に応じて照度が変化する場合に、一定の照射量を与えることができる。
【0086】
照度が基準値より高い場合、フィードバック機構232により、光照射部70の移動速度を早くするかギャップを大きくする。又、照度が基準値より低い場合には、光照射部70の移動速度を遅くするかギャップを小さくする。
【0087】
また、図23に示すように、処理の後に洗浄器233により光照射部70の石英ガラスを洗浄するのも望ましい。処理後の石英ガラスを洗浄液により洗浄する。有機物の場合には、172nmの光でも洗浄できるので、単にランプを照射するだけでも洗浄することができる。
【0088】
(第3の実施形態)
図24は、本発明の第3の実施形態に係るパターン形成方法の処理手順を示すフローチャートを示す図である。
【0089】
(ステップS301)
半導体ウエハ上に反射防止膜、化学増幅型レジストを塗布する。化学増幅型レジストに、露光用レチクルを介してKrFエキシマレーザーを照射して、所望のパターンを縮小投影露光する。ウエハを熱処理し、搬送ロボット(図示せず)により基板保持部の上部に搬送し、基板保持部に吸引固定する(図示せず)。
【0090】
(ステップS302)
レジスト表面に、純水の液膜を形成し、液膜に純水を照射することによって生成されるOラジカル及び/又はOHラジカルを用いて、レジスト表面を改質する。
【0091】
第2の実施形態でのスリミング処理(ステップS206)と同様に、ウエハ上に純水の液膜を形成した後、ランプが点灯した状態で光照射部を走査させる。但し、本実施形態では、レジスト膜の表面を改質することが目的なので、純水が受ける照射量を第2の実施形態より小さくする。改質処理後、再びウエハを回転させながら純水を供給してウエハを洗浄し、さらにウエハを高速で回転させて乾燥を行う。
【0092】
(ステップS303:第1の現像処理)
次いで、第2の実施形態と同様にウエハ上に現像液を供給して、レジスト膜の露光部(未露光部)を選択的に除去する現像処理を行って、レジストパターンを形成する。
【0093】
(ステップS304)
ウエハ主面に現像液を供給してから約5秒経過した後、リンス液吐出ノズルから、オゾン水(酸化性液体)を吐出すると同時にウエハを回転させる処理を10秒行うことでウエハ上のレジストパターンの表層を改質処理する。
【0094】
次いで、ウエハを高速回転させ、ウエハを乾燥させる。本実施形態では酸化性液体として、オゾン水を用いた。同様の酸化作用を有する液体として、酸素水、過酸化水素水等を用いてもよい。
【0095】
(ステップS305:第2の現像処理)
次いで、第1の現像処理と同様に、ウエハ上のレジスト膜を加工する現像液をウエハ上に供給し、第2の現像処理を行う。
【0096】
(ステップS306)
ウエハ主面に現像液を供給してから約25秒経過した後、リンス液吐出ノズルから、純水を吐出すると同時にウエハを500rpmで回転させ、洗浄する。
【0097】
(ステップS307)
引き続き、ウエハを高速回転させ、ウエハを乾燥させる。これにより現像工程を終了し搬送ロボットによりウエハを回収する。
【0098】
本実施形態で説明したパターン形成方法の作用・効果を以下に説明する。
【0099】
(前処理:ステップS302)
従来の現像法における現像過程を模式的に表した図を図25に示す。ここではレジスト膜がポジ型であるとする。
【0100】
図25(a)に示すように、現像処理により、ウエハ251上の露光・ベークされたレジスト膜の露光部253と未露光部252のうち、露光部253が選択的に除去されることでレジストパターンが形成される。
【0101】
一般に、化学増幅型の感光性レジストは、矩形のパターン形状を保つために、レジストの表層は比較的アルカリ現像液に溶解しにくい表面難溶層254となっている。従って、現像の前半では、図25(b)に示すように、現像液がパターンの間に染み込みにくい。
【0102】
次に、図26を用いて本実施形態の前処理の作用・効果を説明する。それに対し、本実施形態のように現像処理前に酸化性液体により処理すると、図26(a)に示すように、レジストの表層に酸化層261が形成される。酸化層261が形成された状態で現像処理を行うことで、図26(b)に示すように、現像液がパターン間に染み込みやすくなる。その結果、従来よりも現像の速度が速くなり、より細いパターンを形成することが可能となる。
【0103】
表層改質処理:S304
本発明によるパターン形成方法では、第一の現像(S303)と第二の現像の間(S305)に、オゾン水等の酸化性液体により表層改質処理(S304)を行っている。改質処理の作用・効果を図27を用いて説明する。
【0104】
第一の現像が終了した時点では、図27(a)に示すように、露光部253が現像液により選択的に除去され、未露光部252が残ってレジストパターンが形成される。その後、酸化性液体により表層改質処理することで、図27(b)に示すように、パターンの表層に酸化層271が形成され、現像液に対して溶解しやすくなる。パターン表層の酸化処理後、再度現像を行うことによって、図27(c)に示すように酸化層271が除去され、より細いパターンを形成することが可能となる。
【0105】
次に実験結果をもとに、前処理と表層改質のそれぞれの効果について説明する。
ウエハ上に反射防止膜(膜厚50nm)、化学増幅型レジスト(膜厚300nm)を塗布する。化学増幅型レジストに、150nm(マスク設計でウエハ上換算値)の孤立残しパターンが含まれる露光用レチクルを介してKrFエキシマレーザー(露光波長λ:248nm)を照射して、レチクルに形成されたパターンを縮小投影露光する。投影光学系の開口数(NA)は0.6である。熱処理後、現像処理を行う。
先ず、前処理による効果を説明する。前処理を行わず、現像処理を1回行ったリファレンス試料を作成し、このときの仕上がり寸法が130nmになるように露光量を設定した。また、前処理を行うと共に、現像処理を1回行った試料を作成した。前処理の効果を確認するため、前処理以外の条件は、リファレンス試料と同じにした。前処理の条件は、ランプ出力100mW/cm、スキャン速度4mm/sec、石英ガラスとウエハとの距離50μmとした。前処理を行った試料のパターンの仕上がり寸法は110nmとなり、リファレンス試料より、パターン寸法を細く加工することができた。
【0106】
次に、表層改質による効果を説明する。前処理を行わず、現像処理を1回行ったリファレンス試料を作成し、このときの仕上がり寸法が130nmになるように露光量を設定した。また、前処理を行うと共に、現像処理を1回行った試料を作成した。表層改質の効果を確認する試料を作成した。試料の作成条件及び仕上がり寸法を表1に示す。
【0107】
【表1】

Figure 0004060659
【0108】
表1に示すように、表層改質を行うことにより、試料の仕上がり寸法が、リファレンス試料より、細く加工することができることが分かる。また、オゾン水濃度が高い方が寸法が細くなっていることが分かる。
【0109】
本発明の具体的な適用範囲は、リソグラフィ工程後のパターン寸法(本実施例では130nm)をL[nm]、露光波長をλ[nm]、投影光学系の開口数をNAとしたときに、Lをλ/NAで規格化した値が1.2以下である。(本実施例では0.87)
(その他の望ましい実施形態)
第1及び第2の実施形態で現像処理後のレジストパターンを酸化処理することでパターン寸法を細く加工する例を示した。また、第3の実施形態で、現像処理前のレジストパターンを酸化処理することでパターン寸法を細く加工する例、現像処理後のレジストパターンを酸化処理・さらに現像処理することでパターン寸法を細く加工する例を示した。
【0110】
酸化処理方法として、第1の実施形態では超臨界水もしくは亜臨界水をレジストに接触させる方法、第2の実施形態では水に光を照射しラジカルを発生させレジストに接触させる方法、第3の実施形態では酸化性液体をレジストに接触させる方法を示した。これらの処理のシーケンスおよび酸化処理方法の組み合わせは任意に選ぶことが可能である。
【0111】
なお、第2及び第3の実施形態における、スリミング処理及び表層改質処理に用いられる活性化した水として、酸化性液体を用いることができる。酸化性液体としては、オゾン、酸素、過酸化水素を溶解させた純水を用いることができる。
【0112】
スリミング処理及び表層改質処理では、レジストパターンの表面を酸化して5nm以上の酸化する。5nm以上の酸化するためは、レジストパターンに純水に1ppmのオゾンを溶解させたオゾン水の場合では10秒以上接触させることが好ましい。酸化層の厚さは、オゾン水を処理した場合と、そうでない場合とで、それぞれの処理後に現像処理を行ったときに、溶解しないレジストの領域(ポジ型レジストの場合は未露光部)の膜厚差を計測すればわかる。
【0113】
本発明で示した3通りの酸化処理方法の酸化力を比較すると、酸化性液体をレジストに接触させる方法の酸化力が比較的弱い。そのほかの2つの方法は酸化力が強いため、どのようなレジストに対しても効果がある。酸化力が比較的弱い酸化性液体をレジストに接触させる方法は、比較的弱い酸化力でも酸化されるノボラック樹脂で構成されるi線レジストやポリヒドロキシスチレン樹脂で構成されるKrFレジストでは有効であるが、強い酸化力でないと酸化されない脂環式樹脂(アクリル系、コマ系、ハイブリッド系樹脂)で構成されるArFレジストでは効果が十分ではない。レジスト樹脂の酸化に必要な酸化力を有する酸化方法を選べばよい。
【0114】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも1つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0115】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、活性な水を用いてスリミング処理を行うことにより、面内、基板間とも寸法制御性よくレジストパターンのスリミング処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施形態に係るパターン形成方法の処理手順を示すフローチャートを示す図。
【図2】第一の実施形態に係るパターン形成方法を実現するための処理装置の構成を示す図。
【図3】水の相図を示す図。
【図4】二酸化炭素の相図を示す図。
【図5】第2の実施形態に係るパターン形成方法の処理手順を示すフローチャートを示す図。
【図6】第2の実施形態に係わるパターン形成方法を行う基板処理装置の概略構成を示す図
【図7】第2の実施形態に係わる基板処理装置の光照射部の概略構成を示す図。
【図8】第2の実施形態に係わるパターン形成方法を示す図。
【図9】第2の実施形態に係わるパターン形成方法を示す図。
【図10】第2の実施形態に係わるパターン形成方法を示す図。
【図11】第2の実施形態に係わるパターン形成方法を示す図。
【図12】第2の実施形態に係わるパターン形成方法を示す図。
【図13】第2の実施形態に係わるパターン形成方法を示す図。
【図14】172nmの光における水の液厚と透過率の関係を示す示す図。
【図15】光照射部の概略構成を示す図。
【図16】光照射部の概略構成を示す図。
【図17】光照射部の概略構成を示す図。
【図18】光照射部の概略構成を示す図。
【図19】光照射部の概略構成を示す図。
【図20】光照射部の概略構成を示す図。
【図21】光照射部の概略構成を示す図。
【図22】光照射部の概略構成を示す図。
【図23】基板処理装置の概略構成を示す図。
【図24】第3の実施形態に係るパターン形成方法の処理手順を示すフローチャートを示す図。
【図25】従来の現像法における現像課程を模式的に表した図。
【図26】第3の実施形態に係わる前処理の作用・効果の説明図。
【図27】第3の実施形態に係わる改質処理の作用・効果の説明図。
【符号の説明】
20…スリミング処理装置
21…処理容器
22…ウエハ
23…基板保持機構
24…温調器
25…バルブ
26…純水タンク
27…温調器
28…高圧ポンプ
29…バルブ
30…二酸化炭素ボンベ
31…温調器
32…高圧ポンプ
33…バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern forming method and a substrate processing apparatus for developing a photosensitive resin film formed on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the microfabrication technology, it is required to form a device pattern with a very small dimension of less than 100 nm, while processing with very high accuracy is required. In the photolithography used for these processes, KrF → ArF → F 2 As the wavelength of excimer laser used for exposure is shortened, miniaturization is being promoted.
[0003]
However, even if pattern formation is performed using these excimer lasers, it is not sufficient for the demand for miniaturization, and a size larger than the target is formed by photolithography, and dry etching and UV light irradiation are performed. However, a slimming process for thinning a resist pattern by a dry process such as ashing with ozone (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-85407) is performed. Since the dry process is highly reactive, it is effective in reducing the resist pattern, but there is a problem in the controllability of dimensions within and between the substrates.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional slimming process by the dry process is effective in reducing the resist pattern because the etching gas is highly reactive, but there is a problem in the controllability of dimensions within and between the substrates.
[0005]
An object of the present invention is to provide a pattern method and a substrate processing apparatus for realizing a fine resist pattern while improving the controllability of dimensions between substrates and between substrates.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is configured as follows to achieve the above object.
[0007]
(1) A pattern forming method according to an example of the present invention includes a step of forming a photosensitive resin film on a substrate, a step of exposing the photosensitive resin film, and supplying a developer to the photosensitive resin film. A step of forming a pattern of the photosensitive resin film, and a step of performing a slimming process for removing a surface layer of the pattern by bringing activated water into contact with the pattern. , Using supercritical water or subcritical water as the activated water It is characterized by that.
[0008]
(2) A pattern forming method according to an example of the present invention includes a step of forming a photosensitive resin film on a substrate, a step of exposing the photosensitive resin film, and supplying a developer to the photosensitive resin film. A step of forming a pattern of the photosensitive resin film; a step of bringing activated water into contact with the pattern to modify a surface layer of the pattern; and supplying a developing solution to the pattern; And a step of removing the material.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0013]
(First embodiment)
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a processing apparatus for realizing the pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. A pattern forming method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
(Step S101)
An antireflection film and a chemically amplified resist are coated on a substrate such as a semiconductor wafer. The chemically amplified resist is irradiated with an ArF excimer laser through an exposure reticle, and the pattern formed on the exposure reticle is subjected to reduced projection exposure. The wafer is heat-treated and transferred to a developing device.
[0015]
(Step S102)
In the developing device, a developing solution is supplied onto the wafer to form a resist pattern.
[0016]
(Step S103)
After a predetermined time has elapsed, pure water is supplied while rotating the wafer, and development is stopped and the wafer is cleaned.
[0017]
(Step S104)
Next, the wafer is rotated at a high speed to dry the wafer.
[0018]
(Step S105)
The wafer after the development processing is transferred to the slimming processing apparatus 20 shown in FIG. The wafer 22 is placed on the substrate holding mechanism 23 in the processing container 21.
[0019]
In this slimming processing apparatus 20, slimming (processing to reduce the remaining resist dimension) is performed by bringing the resist pattern on the wafer into contact with water in a supercritical state or a subcritical state.
[0020]
(Step S106)
Next, a slimming process is performed on the resist pattern on the wafer by bringing water in a supercritical state or subcritical state into contact therewith. The slimming process is performed according to the following procedure.
[0021]
The valve 29 is opened and supercritical pure water is introduced from the pure water tank 26 into the processing vessel 21. By operating the temperature controller 27 and the high-pressure pump 28 and setting the pure water to a predetermined temperature and pressure, the supercritical pure water is introduced into the processing vessel 21.
[0022]
Further, the temperature controller 24 adjusts the temperature in the processing container 21 to a predetermined temperature. When the resist pattern comes into contact with supercritical water, a slimming process is performed. After the supercritical water is introduced, the valve 29 is closed and the temperature controller 27 and the high-pressure pump 28 are stopped. A slimming process is performed for a predetermined time to finish the pattern to a desired dimension.
[0023]
(Step S107)
After a predetermined time has elapsed, the temperature inside the processing container 21 is lowered by the temperature controller 24. Thereafter, the valve 25 is opened and the slimming process is stopped. At this time, the temperature / pressure controller 24 and the valve 25 are controlled so that the water remains on the wafer when the water returns from the supercritical state to the normal temperature / normal pressure state.
[0024]
(Step S108)
Next, the wafer is cleaned. The wafer is cleaned by the following procedure. After the valve 25 is closed, the valve 33 is opened, and supercritical carbon dioxide is introduced from the carbon dioxide cylinder 30 into the processing vessel 21. By operating the temperature controller 31 and the high-pressure pump 32 to set the carbon dioxide to a predetermined temperature and pressure, the supercritical carbon dioxide is introduced into the processing vessel 21. Further, the temperature controller 24 adjusts the temperature of the processing container 21 to a predetermined temperature. While supplying supercritical carbon dioxide into the processing vessel 21 continuously, the valve 25 is opened, and the wafer 22 is cleaned by discharging supercritical carbon dioxide containing water from the processing vessel 21. .
[0025]
(Step S109)
After the water on the wafer 22 is completely removed, the temperature controller 31 and the high-pressure pump 32 are controlled so that the carbon dioxide in the supercritical state is in a gaseous state without passing through the liquid state, and the wafer 22 is dried. . After the wafer 22 is dried, the valve 33 is closed and the temperature controller 31 and the high-pressure pump 32 are stopped.
[0026]
Next, the effect of slimming using supercritical water will be described below.
FIG. 3 shows a phase diagram of water. As shown in FIG. 3, the critical point of water is 374 ° C. and 22 Mpa. Supercritical water at a higher temperature and higher pressure than the critical point, or subcritical water near the critical point has a large ionic product and undergoes oxidative decomposition / hydrolysis reaction with organic matter. Accordingly, when the resist, which is an organic substance, is allowed to act on supercritical water or subcritical water, the resist is decomposed, and the remaining dimension of the resist pattern is reduced (slimming). Further, since the reaction rate can be controlled by setting the temperature and pressure to appropriate values, the slimming amount can be controlled. Further, in the supercritical state, the diffusion rate of the substance is faster than that in the liquid state, the reaction product diffuses faster, and uniform slimming can be performed over the entire wafer. In addition, since the uniform oxidative decomposition reaction occurs slowly, the line edge roughness can be reduced.
[0027]
Next, the action of cleaning and drying using carbon dioxide in a supercritical state will be described.
FIG. 4 shows a phase diagram of carbon dioxide. As shown in FIG. 4, the critical point of carbon dioxide is 31 ° C. and 7.4 Mpa. Carbon dioxide enters a supercritical state at a higher temperature and pressure than the critical point. Carbon dioxide in the supercritical state has low viscosity and surface tension, and has a large penetrating power into minute gaps, and dissolves water. In addition, it is suitable for cleaning because it dries when returned to room temperature and pressure. It is also known that pattern collapse occurs when the liquid on the surface of a fine resist pattern having a high aspect ratio is dried in a liquid state. Pattern collapse can be prevented by dissolving and drying the liquid on the resist pattern surface with gas from the supercritical state. From the viewpoint of preventing pattern collapse, it is also possible to dry from the supercritical state of water to the gaseous state of water without going through the liquid state after the slimming treatment. In this embodiment, there is a possibility that a reaction product due to the slimming reaction remains as a defect. Therefore, in this embodiment, cleaning and drying are performed with carbon dioxide in a supercritical state.
[0028]
Next, the effect of the pattern forming method of this embodiment will be described based on the experimental results.
An antireflection film (film thickness 50 nm) and a chemically amplified resist (film thickness 300 nm) are applied on the wafer. The chemically amplified resist is irradiated with an ArF excimer laser (exposure wavelength λ: 193 nm) through an exposure reticle, and the pattern formed on the reticle is subjected to reduced projection exposure. The numerical aperture (NA) of the projection optical system is 0.6. The wafer is heat treated at 120 ° C. for 90 seconds. Development is performed with an alkali developer for 60 seconds. Supply pure water to stop and wash the reaction. By the above lithography process, an isolated remaining pattern of 100 nm is formed on the wafer. In this state, the variation in pattern dimensions was measured and found to be 3 nm at 3σ.
[0029]
Thereafter, the wafer is transferred to a slimming processing apparatus. Slimming treatment is performed for 120 seconds with supercritical water at 380 ° C. and 23 MPa. As shown by the solid line in FIG. 3, the reaction is returned to 25 ° C. and atmospheric pressure to stop the reaction. With water remaining on the wafer, the wafer is washed with carbon dioxide in a supercritical state at 35 ° C. and 10 MPa for 30 seconds. After cleaning, as shown by the solid line in FIG. 4, the inside of the processing vessel 201 is returned to 25 ° C. and atmospheric pressure and dried.
[0030]
As a result, the dimension of the isolated remaining pattern was 50 nm (resist film thickness 275 nm). When the variation of the pattern dimension was measured, it was 4 nm at 3σ. The pattern size variation after slimming by the conventional dry process was 5 nm at 3σ. Neither resist residue nor pattern collapse was observed. As a reference sample, some resist residue was observed when the sample was dried from the supercritical state of water. Furthermore, when 24 wafers are continuously processed, the variation between the wafers is 2 nm at 3σ. In the conventional dry process, the variation between wafers was 4 nm at 3σ. Therefore, it can be seen that high uniformity can be obtained by slimming with critical water. The line edge roughness was half that of the conventional dry process and was good.
[0031]
As described above, by performing slimming using supercritical water, pattern dimension slimming can be performed with good dimension controllability both in the surface and between wafers. Further, the resist residue can be reduced by washing with carbon dioxide in a supercritical state. Also, by drying the wafer from a state in which carbon dioxide in a supercritical state is introduced, a resist pattern that does not fall down even if the aspect ratio is high can be formed.
[0032]
In this embodiment, cleaning is performed with pure water in the development process and spin drying. However, if the resist has a high aspect ratio or poor adhesion, pattern collapse may occur. Instead, it is better to transport the wafer to a slimming treatment apparatus in a state where a liquid film of water is formed on the wafer. In this case, it is necessary to control the pressure and temperature so that the water on the wafer does not evaporate when the water is brought into a supercritical state in the processing vessel.
[0033]
In addition, after slimming treatment with supercritical water, cleaning and drying are performed with carbon dioxide in a supercritical state. If there is no problem of pattern collapse, cleaning with liquid water and spin drying may be performed. . Further, when there is no problem of resist residue, drying may be performed by changing the pressure and temperature so as to change from supercritical water state to water gas state.
[0034]
In the present embodiment, an example of a resist pattern is shown as a pattern to be slimmed. However, the pattern is not limited to this as long as the pattern size is reduced with supercritical water / subcritical water. For example, the silicon nitride film pattern also has a small size.
[0035]
The specific scope of application of the present invention is that when the pattern dimension after the lithography process (100 nm in this embodiment) is L [nm], the exposure wavelength is λ [nm], and the numerical aperture of the projection optical system is NA. A value obtained by normalizing L by λ / NA is 1.2 or less. (0.86 in this example)
(Second Embodiment)
A pattern forming method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the pattern forming method according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus that performs the pattern forming method. FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the light irradiation unit, the movement mechanism, and the gap adjustment mechanism illustrated in FIG. 9 to 13 are diagrams used for explaining the pattern forming method of the present embodiment.
[0036]
(Step S201)
An antireflective film and a chemically amplified resist are applied on the wafer, and an ArF excimer laser is used to reduce and project a desired pattern through an exposure reticle. The wafer is heat-treated and transferred to the substrate processing apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 6, the wafer 61 is placed substantially horizontally on the substrate holding mechanism 62 of the substrate processing apparatus. The substrate holding mechanism 62 is rotated by a rotation mechanism 63 connected to a substantially central portion of the substrate holding mechanism 62. The wafer 61 is rotated by the rotation of the substrate holding mechanism 62. The substrate processing apparatus includes a developer discharge nozzle 64, a rinse liquid discharge nozzle 65, and a light irradiation unit 70.
[0037]
The structure of the light irradiation part which irradiates light to water is demonstrated using FIG. FIG. 7A is a front view of the light irradiation unit, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the light irradiation unit. FIG. 7A is a view seen from the scanning direction, and FIG. 7B is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the scanning direction.
[0038]
As shown in FIGS. 7A and 7B, a plurality of lamps 72 are arranged in the lamp house 71 along a direction orthogonal to the scanning direction. A quartz glass (transparent plate) 73 is installed on the side of the lamp house 71 facing the wafer. Power is input to the lamp 72 from the power input unit 75. The power input unit 75 can supply power to each lamp 72 independently and adjust the illuminance of each lamp 72.
[0039]
A reflector 76 is provided in the lamp house 71 in order to irradiate the wafer side with light emitted from the lamp 72 efficiently. In addition, a diffusion plate 77 is provided between the lamp 72 and the quartz glass 73 to reduce illuminance unevenness.
[0040]
The plurality of lamps 72 are used as the lamps in order to increase the uniformity of the illuminance by adjusting the input power to each lamp. If the lamps are uniform even if they are not divided, it is not necessary to use the divided lamps. .
[0041]
An excimer lamp was used as the lamp 72. Excimer lamp light includes a component having a wavelength of 172 nm. Light having a wavelength of 172 nm is also absorbed by oxygen in the air. Therefore, if there is oxygen in the lamp house 71, the amount of light absorbed by water decreases. Therefore, it is desirable to replace the inside of the lamp house 71 with nitrogen or to make a vacuum. Further, it is desirable that the quartz glass 73 is transparent to the irradiation light.
[0042]
Next, a mechanism for holding the light irradiation unit 70 and a moving mechanism for horizontally moving the light irradiation unit 70 will be described with reference to FIG.
[0043]
As shown in FIG. 8, a gap measurement mechanism 82 is provided on the side surface of the light irradiation unit 70 on the scanning direction side. The gap measuring mechanism 82 is a distance measuring device using laser light. The gap measuring mechanism 82 measures the distance between the quartz glass 73 of the light irradiation unit 70 and the upper surface of the semiconductor wafer 61 placed on the substrate holding mechanism 62. Since the measurement target is the distance between the wafer 61 and the quartz glass 73, the irradiation position of the laser light from the gap measurement mechanism 82 may not be on the wafer 61 as long as it is a plane parallel to the wafer 61.
[0044]
The gap adjusting mechanism 83 is provided at both ends of the light irradiation unit 70. The gap adjusting mechanism 83 adjusts the interval between the quartz glass 73 and the upper surface of the wafer 61 so that the quartz glass 73 contacts the pure water 67 on the wafer 61 based on the measurement result of the gap measuring mechanism 82. The gap adjusting mechanism 83 adjusts the interval by expansion and contraction of the piezo element.
[0045]
The moving mechanism 84 moves the light irradiation unit 70 in which the gap is held at a predetermined value by the gap adjusting mechanism 83 in the horizontal direction.
[0046]
Further, it is necessary to hold the distance between the wafer 61 and the light irradiation unit 70 precisely at a constant distance. Therefore, it is preferable that the diameter of the substrate holding mechanism 62 is approximately the same as that of the wafer so that the wafer 61 does not bend.
[0047]
(Step S202)
As shown in FIG. 9, the developer 66 is supplied onto the wafer 61 from the developer discharge nozzle 64 to develop the resist film.
[0048]
Here, the developing solution discharge nozzle 64 is scanned from one end of the wafer 61 to the other end, and the developing solution 66 is supplied onto the wafer 61 by discharging the developing solution in a curtain shape. In the developer discharge nozzle 64 used here, the width of the discharge port in the direction orthogonal to the scanning direction of the nozzle is larger than the diameter of the wafer.
[0049]
The developer supply mechanism includes a mechanism that scans from one end of the wafer to the other end. In addition to this, as shown in FIG. As shown in FIG. 11, a developer is supplied to the entire surface of the wafer by rotating the wafer 61 while supplying the solution using a mechanism for supplying the developer while rotating relative to the nozzle or a straight tubular nozzle 114 as shown in FIG. A mechanism or a mechanism for supplying the developer by spraying the developer from the spray nozzle uniformly on the entire surface of the wafer may be used.
[0050]
(Step S203)
After a resist pattern is formed after a predetermined development time has elapsed, as shown in FIG. 12, pure water 67 is supplied from the rinse liquid discharge nozzle 65 onto the wafer 61, and the development reaction is stopped and washed. The pure water is supplied while rotating the wafer 61 by the rotation mechanism 63. After the cleaning is completed, the wafer 61 is stopped rotating without being spin-dried, and a liquid film of pure water 67 on the wafer 61 is formed.
[0051]
(Step S204)
Next, the resist pattern is slimmed in the same substrate processing apparatus. As shown in FIG. 13, the slimming process is performed by irradiating the pure water on the wafer 61 with light from the light irradiation unit 70 while scanning the light irradiation unit 70 in one direction.
[0052]
The light irradiated from the light irradiation part 70 contains the wavelength of 250 nm or less which water absorbs. When water containing a wavelength of 250 nm or less is irradiated to water, active radical molecules or radical atoms are generated from water. Slimming treatment is performed by the radical molecules / atoms.
[0053]
The light transmittance with respect to water varies greatly depending on the thickness of the water. Therefore, it is necessary to precisely control the distance between the light irradiation unit and the wafer. FIG. 14 shows the relationship between the liquid thickness of water and the transmittance in the light of 172 nm. From this relationship, it is understood that the liquid thickness needs to be controlled on the order of μm.
[0054]
If the transmittance of the liquid between the quartz glass 73 and the surface of the wafer 61 is less than 5%, the generation efficiency of radical molecules / atoms is reduced, and it is difficult to perform the slimming process. Therefore, the gap is adjusted by the gap measuring mechanism 82 so that the liquid transmittance between the quartz glass 73 and the surface of the wafer 61 is 5% or more.
[0055]
(Step S205)
After the slimming process is completed, the wafer 61 is cleaned by supplying pure water while rotating the wafer 61 again.
[0056]
(Step S206)
Next, the wafer 61 is dried. The drying process is performed by transporting the wafer 61 on which the liquid film of water is formed without spin drying to the substrate processing apparatus shown in FIG.
[0057]
After transporting to the processing container 21, the valve 33 is opened, the temperature controller 31 and the high-pressure pump 32 are operated, and carbon dioxide in a supercritical state is introduced into the processing container 21 at a predetermined temperature and pressure. In addition, the temperature inside the processing container 21 is set to a predetermined temperature by the temperature controller 24 of the processing container 21. While the supercritical carbon dioxide is continuously supplied into the processing vessel 21, the valve 25 is opened, and the supercritical carbon dioxide containing water is discharged. After the water on the wafer 61 is completely removed, the valve 33 is closed, the temperature controller 31 and the high-pressure pump 32 are stopped, the inside of the processing container 21 is decompressed, and the wafer 61 is dried.
[0058]
Next, operations and effects of the pattern forming method of the present embodiment will be described.
[0059]
(Slimming reaction: Step 203)
When water is irradiated with light having a wavelength of 250 nm or less, OH radicals and O radicals are generated. Both radicals are highly oxidizable, and in particular, the OH radical is very oxidizable. Therefore, the organic resist is oxidatively decomposed by both radicals.
[0060]
Therefore, light is irradiated in a state where a liquid film of water is formed on the wafer to generate OH radicals and O radicals. By causing OH radicals and O radicals to act on the resist, the resist is oxidatively decomposed, and the remaining dimension of the resist pattern is reduced (slimming). Further, the reaction amount can be controlled by setting the light irradiation amount, irradiation time, and water thickness to appropriate values. Therefore, the slimming amount can be controlled. Further, since uniform oxidative decomposition reaction occurs slowly, the line edge roughness of the resist pattern can be reduced.
[0061]
In this embodiment, water is used as the radical source, but OH radicals and O radicals can be generated even with hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide is more efficient because it can generate bimolecular OH radicals from one molecule. In the case of water, since absorption increases at a wavelength of 250 nm or less, OH radicals can be generated by irradiation with light of 250 nm or less. In the case of hydrogen peroxide, the absorption increases at 300 nm or less. Therefore, OH radicals are generated by irradiation with light containing light having a wavelength of 300 nm or less.
[0062]
Further, OH radicals and O radicals can also be generated by irradiating light in which oxygen molecules and ozone molecules are dissolved. Slimming occurs due to O radicals generated from dissolved oxygen or ozone, and OH radicals and O radicals generated from water. Absorption of water, oxygen, and ozone increases at 250 nm or less. Therefore, radicals are generated by irradiation with light having a wavelength of 250 nm or less.
[0063]
Next, the effects of the present invention will be described based on the experimental results.
An antireflection film (film thickness 50 nm) and a chemically amplified resist (film thickness 300 nm) are applied on the wafer. The chemically amplified resist is irradiated with an ArF excimer laser (exposure wavelength λ: 193 nm) through an exposure reticle, and the pattern formed on the reticle is subjected to reduced projection exposure. The numerical aperture (NA) of the projection optical system is 0.6. The wafer is heat treated at 120 ° C. for 90 seconds. After developing with an alkali developer for 60 seconds, pure water was supplied to stop and wash the development to form a 100 nm isolated pattern. In this embodiment, spin drying is not performed after cleaning, but as shown in the first embodiment, the variation in pattern size after development was 3 nm at 3σ.
[0064]
The slimming process has a lamp output of 100 mW / cm. 2 The scanning speed was 2 mm / sec, and the distance between the quartz glass and the wafer was 50 μm. Drying after the slimming treatment is performed by washing the wafer with carbon dioxide in a supercritical state at 35 ° C. and 10 MPa for 30 seconds. After cleaning, the inside of the processing chamber was returned to 25 ° C. and atmospheric pressure and dried as indicated by the solid line in FIG.
[0065]
As a result, the dimension of the isolated remaining pattern was 50 nm (resist film thickness 275 nm). When the variation of the pattern dimension was measured, it was 3.5 nm at 3σ. Neither resist residue nor pattern collapse was observed. Furthermore, when 24 wafers were continuously processed, the variation between the wafers was 3 nm at 3σ, and high uniformity was obtained. In the case of the conventional dry process, the variation between wafers was 4 nm at 3σ. The line edge roughness was half that of the conventional dry process and was good.
[0066]
By performing the slimming process using water activated by light irradiation, it is possible to slim the pattern dimensions with good dimension controllability both in the surface and between the wafers. Moreover, the resist residue could be reduced by washing with carbon dioxide in a supercritical state thereafter. In addition, a resist pattern having a high aspect ratio could be formed by drying from carbon dioxide in a supercritical state.
[0067]
In this embodiment, after slimming, cleaning and drying are performed with supercritical carbon dioxide, but when there is no problem of pattern collapse, cleaning with liquid water and spin drying may be performed. Further, when there is no problem of resist residue, drying may be performed by changing the pressure and temperature so as to change from supercritical water state to water gas state.
[0068]
Next, other desirable modes of the present invention will be described.
[0069]
In the present embodiment, the light irradiation unit as shown in FIG. 6 is used, but other forms as shown in FIGS. 15 to 22 may be employed.
[0070]
Moreover, it is not restricted to the structure which arranges a some lamp | ramp as an irradiation source. For example, you may use the light irradiation part 150 shown in FIG. In the light irradiation unit 150, one end of the plurality of optical fibers 152 is arranged to face the wafer. The other end of each optical fiber 152 is disposed in the lamp house 154. Light from a lamp 155 provided in the lamp house 154 is incident on the other end of each optical fiber. The light from the lamp (light source) 155 is applied to the wafer from one end of each optical fiber 152. By separating the lamp 155 and the light irradiation unit 150, the weight of the light irradiation unit 150 is reduced. As a result, the movement control of the light irradiation unit 150 and the distance control between the light irradiation unit 150 and the wafer are facilitated.
[0071]
Alternatively, a light irradiation unit in which a plurality of lamps are arranged along the scanning direction may be used. FIG. 16 shows a light irradiation unit 160 in which two lamps 162a and 162b are arranged along the scanning direction. When the same irradiation amount is given by the scanning of the light irradiation unit 160 and the light irradiation unit 70 shown in FIG. 7, the moving speed of the light irradiation unit 160 can be double the moving speed of the light irradiation unit 70. Therefore, when the light irradiation unit 160 is used, processing in a shorter time is possible as compared with the light irradiation unit 70.
[0072]
In the case where the illuminance uniformity can be obtained over a wide area, it is also possible to use a light irradiation unit 170 having an irradiation area larger than that of the wafer 61 as shown in FIG. In the lamp house of the light irradiation unit 170, lamps 172a to 172i are arranged. A reflector 176 is disposed above the lamps 172a to 172i. A diffusion plate 177 is disposed between the lamps 172a to 172i and the quartz glass 173. There is no need to move the light irradiation unit. Therefore, the processing time can be considerably shortened.
[0073]
Also, instead of scanning the light irradiation unit on the wafer on which the pure water liquid film is formed, the liquid supply nozzle for supplying pure water is scanned on the wafer to form the pure water liquid film on the wafer. However, the light irradiation unit may be scanned.
[0074]
When a slimming reaction occurs due to OH radicals or the like, the organic resist is decomposed to generate water or carbon dioxide gas. When the gas is generated, the gas enters between the plate material and the wafer, the intensity of light on the wafer changes, and the amount of generated radicals changes greatly. However, the generated gas can be removed by supplying the liquid while irradiating light.
[0075]
As shown in FIG. 18, it is preferable that the light irradiation unit 70 and the liquid supply nozzle 181 for supplying pure water onto the wafer are integrated. With an integrated structure, the movement of the liquid supply nozzle 181 and the light irradiation unit 70 and the gap adjustment can be performed with one movement mechanism and gap adjustment mechanism. The liquid 182 a in the nozzle 181 is supplied onto the wafer 61. The liquid 132b supplied onto the wafer 61 is irradiated with light from the lamp 72.
[0076]
If the liquid 132b on the wafer 61 is thicker than 0.5 μm, it is difficult to remove the gas. Therefore, it is preferable that the light irradiation unit holding mechanism sets the distance between the wafer upper surface and the quartz glass to 0.5 mm or less.
[0077]
In the structure shown in FIG. 18, the light from the lamp 72 is applied to the liquid 182b and the wafer 61, and the resist reacts to both the light and the generated radicals. In order to suppress the reaction between light and resist, the structure shown in FIG. 19 may be used. As shown in FIG. 19, the quartz glass 73 is a part of the liquid supply nozzle 191. The lamp 72 irradiates the liquid 192a in the nozzle 191 with light. Radical atoms / molecules are generated in the nozzle 141. The generated radical atoms / molecules are supplied onto the wafer 61 by the flow of the liquid 192b. It is preferable to have a gap adjusting mechanism for adjusting the distance between the liquid supply nozzle 191 and the substrate shown in FIG. The generated radical molecules and atoms are immediately killed and activated. Therefore, it is preferable to perform scanning while reducing the distance between the liquid supply nozzle 191 and the substrate so that radical molecules and atoms are not deadly activated. Further, it is preferable to provide a gap measuring mechanism and adjust the distance by the gap adjusting mechanism while measuring the distance between the lower surface of the liquid supply nozzle 191 and the substrate surface during scanning.
[0078]
In addition, as shown in FIG. 20, a double mesh structure 202 is provided between the quartz glass 73 and the wafer 61 so that the light from the lamp 72 does not directly hit the wafer 61. The generated radical molecules / atoms pass through the net-like structures 201 and 202 and are supplied to the surface of the wafer 61.
[0079]
Further, as shown in FIG. 21, the gap between the structure 211 downstream of the quartz glass and the wafer 61 may be narrower than the gap between the quartz glass 73 and the wafer 61. With this structure, radicals can be efficiently supplied to the surface of the wafer 61.
[0080]
In addition to the light irradiation unit and the liquid supply nozzle, a liquid suction nozzle for collecting the liquid on the wafer may be scanned. By collecting the liquid on the wafer with the liquid collection nozzle, the flow of the liquid can be made smooth. As a result, the gas generated by the reaction can be efficiently removed.
[0081]
As shown in FIG. 22, it is preferable that the light irradiation unit 70, the liquid supply nozzle 181, and the liquid suction nozzle 221 have an integral structure. With an integrated structure, the movement and gap adjustment of the liquid supply nozzle 181, the light irradiation unit 70, and the liquid suction nozzle 221 can be performed with a single movement mechanism and gap adjustment mechanism.
[0082]
In this embodiment, slimming is performed by moving the light irradiation unit only once at 2 mm / sec. However, it is also effective to move the light irradiation unit a plurality of times (for example, four times at 8 mm / sec). By moving quickly, the amount of gas generated is reduced and the variation in reaction is reduced.
[0083]
In addition, when moving a plurality of times, it is effective to measure the dimension of the pattern before performing the slimming process. By measuring the pattern dimensions, the amount of reaction can be known. Depending on the reaction amount, the number of scans of the light irradiation unit, the scanning speed, and the irradiation conditions (irradiation amount and gap) may be changed to achieve a desired reaction amount. By changing the number of scans, the scanning speed, and the irradiation conditions according to the reaction amount, variations in the reaction amount between wafers can be reduced.
Further, when the dimension measurement result reaches a desired amount, the scanning of the light irradiation unit may be stopped and the slimming process may be stopped. Even with this control method, it is possible to reduce variations in the reaction amount between wafers.
As a pattern dimension measuring method, a method of irradiating light to the measurement region and measuring the dimension from the diffracted light intensity (JP-A-10-300428 and JP-A-2000-269120) is effective.
[0084]
Moreover, it is desirable to measure the illumination intensity of the irradiation light of a light irradiation part before a slimming process. As shown in FIG. 23, the illuminance of the irradiation light from the light irradiation unit 70a before processing is measured by the illuminance measurement mechanism 231. If the lamp is divided, measure for each lamp. The control is performed by the feedback mechanism 232 so that when there is an illuminance variation for each lamp, the same.
[0085]
Further, the measured illuminance is compared with a set reference value to control the moving speed of the light irradiation unit 70 and the gap between the light irradiation unit and the wafer. As the reference value, it is possible to set the illuminance at the previous processing. With this control, when the illuminance changes with time, such as lamp deterioration, a constant dose can be given.
[0086]
When the illuminance is higher than the reference value, the moving speed of the light irradiation unit 70 is increased or the gap is increased by the feedback mechanism 232. When the illuminance is lower than the reference value, the moving speed of the light irradiation unit 70 is decreased or the gap is reduced.
[0087]
Moreover, as shown in FIG. 23, it is also desirable to clean the quartz glass of the light irradiation unit 70 by the cleaning device 233 after the processing. The quartz glass after the treatment is washed with a washing solution. In the case of an organic substance, since it can be cleaned even with light of 172 nm, it can be cleaned simply by irradiating a lamp.
[0088]
(Third embodiment)
FIG. 24 is a flowchart showing the processing procedure of the pattern forming method according to the third embodiment of the present invention.
[0089]
(Step S301)
An antireflection film and a chemically amplified resist are applied on the semiconductor wafer. A chemically amplified resist is irradiated with a KrF excimer laser through an exposure reticle to reduce and project a desired pattern. The wafer is heat treated, transferred to the upper part of the substrate holding unit by a transfer robot (not shown), and sucked and fixed to the substrate holding unit (not shown).
[0090]
(Step S302)
A liquid film of pure water is formed on the resist surface, and the resist surface is modified using O radicals and / or OH radicals generated by irradiating the liquid film with pure water.
[0091]
Similar to the slimming process (step S206) in the second embodiment, after forming a liquid film of pure water on the wafer, the light irradiation unit is scanned with the lamp turned on. However, in this embodiment, since the purpose is to modify the surface of the resist film, the irradiation amount received by pure water is made smaller than that in the second embodiment. After the reforming process, pure water is supplied while rotating the wafer again to clean the wafer, and the wafer is further rotated at high speed for drying.
[0092]
(Step S303: First development processing)
Next, as in the second embodiment, a developing solution is supplied onto the wafer, and a developing process for selectively removing the exposed portion (unexposed portion) of the resist film is performed to form a resist pattern.
[0093]
(Step S304)
After about 5 seconds have passed since the developing solution was supplied to the main surface of the wafer, ozone wafer (oxidizing liquid) was discharged from the rinsing liquid discharge nozzle, and at the same time the wafer was rotated for 10 seconds. The surface layer of the pattern is modified.
[0094]
Next, the wafer is rotated at a high speed to dry the wafer. In the present embodiment, ozone water is used as the oxidizing liquid. Oxygen water, hydrogen peroxide water, or the like may be used as a liquid having a similar oxidizing action.
[0095]
(Step S305: Second development processing)
Next, as in the first development process, a developing solution for processing the resist film on the wafer is supplied onto the wafer, and the second development process is performed.
[0096]
(Step S306)
After about 25 seconds have passed since the developer was supplied to the main surface of the wafer, pure water was discharged from the rinse liquid discharge nozzle, and at the same time, the wafer was rotated at 500 rpm for cleaning.
[0097]
(Step S307)
Subsequently, the wafer is rotated at a high speed to dry the wafer. Thus, the developing process is completed, and the wafer is collected by the transfer robot.
[0098]
The operations and effects of the pattern forming method described in this embodiment will be described below.
[0099]
(Preprocessing: Step S302)
FIG. 25 schematically shows a development process in the conventional development method. Here, it is assumed that the resist film is a positive type.
[0100]
As shown in FIG. 25A, the resist is removed by selectively removing the exposed portion 253 from the exposed portion 253 and the unexposed portion 252 of the exposed and baked resist film on the wafer 251 by development processing. A pattern is formed.
[0101]
In general, in a chemically amplified photosensitive resist, the surface layer of the resist is a surface hardly soluble layer 254 that is relatively difficult to dissolve in an alkaline developer in order to maintain a rectangular pattern shape. Therefore, in the first half of the development, as shown in FIG. 25B, the developer hardly permeates between the patterns.
[0102]
Next, the operation and effect of the preprocessing of this embodiment will be described with reference to FIG. On the other hand, when the processing is performed with an oxidizing liquid before the development processing as in the present embodiment, an oxide layer 261 is formed on the surface layer of the resist as shown in FIG. By performing the development process in a state where the oxide layer 261 is formed, as shown in FIG. 26B, the developer is likely to penetrate between the patterns. As a result, the development speed is faster than in the prior art, and a thinner pattern can be formed.
[0103]
Surface modification process: S304
In the pattern forming method according to the present invention, the surface layer reforming process (S304) is performed with an oxidizing liquid such as ozone water between the first development (S303) and the second development (S305). The action and effect of the reforming process will be described with reference to FIG.
[0104]
When the first development is completed, as shown in FIG. 27A, the exposed portion 253 is selectively removed by the developer, and the unexposed portion 252 remains to form a resist pattern. After that, by performing surface layer modification treatment with an oxidizing liquid, as shown in FIG. 27B, an oxide layer 271 is formed on the surface layer of the pattern and is easily dissolved in the developer. By performing development again after the oxidation treatment of the pattern surface layer, the oxide layer 271 is removed as shown in FIG. 27C, and a thinner pattern can be formed.
[0105]
Next, the effects of pretreatment and surface modification will be described based on the experimental results.
An antireflection film (film thickness 50 nm) and a chemically amplified resist (film thickness 300 nm) are applied on the wafer. A pattern formed on a reticle by irradiating a chemically amplified resist with a KrF excimer laser (exposure wavelength λ: 248 nm) through an exposure reticle containing an isolated residual pattern of 150 nm (converted on the wafer in mask design) Reduced projection exposure. The numerical aperture (NA) of the projection optical system is 0.6. After the heat treatment, development processing is performed.
First, the effect by pre-processing is demonstrated. A reference sample that was developed once was prepared without performing pretreatment, and the exposure amount was set so that the finished dimension at this time would be 130 nm. In addition, a sample which was pre-processed and developed once was prepared. In order to confirm the effect of the pretreatment, the conditions other than the pretreatment were the same as those of the reference sample. The pretreatment condition is that the lamp output is 100 mW / cm. 2 The scanning speed was 4 mm / sec, and the distance between the quartz glass and the wafer was 50 μm. The finished dimension of the pattern of the pretreated sample was 110 nm, and the pattern dimension could be made thinner than that of the reference sample.
[0106]
Next, the effect of the surface layer modification will be described. A reference sample that was developed once was prepared without performing pretreatment, and the exposure amount was set so that the finished dimension at this time would be 130 nm. In addition, a sample which was pre-processed and developed once was prepared. A sample for confirming the effect of surface modification was prepared. Table 1 shows sample preparation conditions and finished dimensions.
[0107]
[Table 1]
Figure 0004060659
[0108]
As shown in Table 1, it can be seen that the finished dimensions of the sample can be made thinner than the reference sample by modifying the surface layer. Moreover, it turns out that the one where the ozone water density | concentration is high has become thin.
[0109]
The specific scope of application of the present invention is that when the pattern dimension after the lithography process (130 nm in this embodiment) is L [nm], the exposure wavelength is λ [nm], and the numerical aperture of the projection optical system is NA. A value obtained by normalizing L by λ / NA is 1.2 or less. (0.87 in this example)
(Other desirable embodiments)
In the first and second embodiments, an example is shown in which the resist pattern after the development process is subjected to an oxidation process to reduce the pattern dimension. Further, in the third embodiment, an example in which the resist pattern before development processing is processed to be thinned by oxidizing the pattern, and the resist pattern after development processing is processed to be processed by oxidizing / further developing to reduce the pattern size. An example to do.
[0110]
As an oxidation treatment method, in the first embodiment, a method of bringing supercritical water or subcritical water into contact with the resist, in a second embodiment, a method of irradiating water with light to generate radicals and bringing into contact with the resist, In the embodiment, the method of bringing the oxidizing liquid into contact with the resist has been described. A combination of these treatment sequences and oxidation treatment methods can be arbitrarily selected.
[0111]
In the second and third embodiments, an oxidizing liquid can be used as the activated water used for the slimming process and the surface layer reforming process. As the oxidizing liquid, pure water in which ozone, oxygen, and hydrogen peroxide are dissolved can be used.
[0112]
In the slimming process and the surface layer modification process, the surface of the resist pattern is oxidized to oxidize 5 nm or more. In order to oxidize 5 nm or more, in the case of ozone water in which 1 ppm of ozone is dissolved in pure water, the resist pattern is preferably contacted for 10 seconds or more. The thickness of the oxide layer depends on the region of the resist that does not dissolve (unexposed portion in the case of a positive resist) when the development process is performed after each treatment, depending on whether ozone water is treated or not. This can be understood by measuring the film thickness difference.
[0113]
Comparing the oxidizing powers of the three oxidation treatment methods shown in the present invention, the oxidizing power of the method in which the oxidizing liquid is brought into contact with the resist is relatively weak. The other two methods are effective against any resist because of their strong oxidizing power. The method in which an oxidizing liquid having a relatively weak oxidizing power is brought into contact with the resist is effective for an i-line resist composed of a novolak resin that is oxidized even with a relatively weak oxidizing power and a KrF resist composed of a polyhydroxystyrene resin. However, an ArF resist composed of an alicyclic resin (acrylic, coma-based, or hybrid-based resin) that is not oxidized unless it has a strong oxidizing power is not sufficiently effective. An oxidation method having an oxidizing power necessary for the oxidation of the resist resin may be selected.
[0114]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention If at least one of the following is obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0115]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by performing the slimming process using active water, it is possible to perform the resist pattern slimming process with good dimensional control both in the plane and between the substrates.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a pattern forming method according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a processing apparatus for realizing the pattern forming method according to the first embodiment.
FIG. 3 shows a phase diagram of water.
FIG. 4 shows a phase diagram of carbon dioxide.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of a pattern forming method according to a second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus for performing a pattern forming method according to a second embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit of a substrate processing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 8 is a view showing a pattern forming method according to a second embodiment.
FIG. 9 is a view showing a pattern forming method according to the second embodiment.
FIG. 10 is a view showing a pattern forming method according to the second embodiment.
FIG. 11 is a view showing a pattern forming method according to the second embodiment.
FIG. 12 is a view showing a pattern forming method according to the second embodiment.
FIG. 13 is a view showing a pattern forming method according to the second embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the liquid thickness of water and the transmittance in 172 nm light.
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit.
FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit.
FIG. 17 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit.
FIG. 18 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit.
FIG. 19 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit.
FIG. 20 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit.
FIG. 21 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit.
FIG. 22 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation unit.
FIG. 23 is a diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus.
FIG. 24 is a flowchart showing a processing procedure of a pattern forming method according to a third embodiment.
FIG. 25 is a diagram schematically showing a development process in a conventional development method.
FIG. 26 is an explanatory diagram of operations and effects of preprocessing according to the third embodiment.
FIG. 27 is an explanatory view of the action and effect of the reforming process according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
20 ... Slimming processing device
21 ... Processing container
22 ... Wafer
23. Substrate holding mechanism
24 ... Temperature controller
25 ... Valve
26 ... Pure water tank
27 ... Temperature controller
28 ... High pressure pump
29 ... Valve
30 ... carbon dioxide cylinder
31 ... Temperature controller
32 ... High pressure pump
33 ... Valve

Claims (39)

基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
前記パターンに活性化した水を接触させることによって、前記パターンの表層を除去するスリミング処理を行う工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記活性化した水として、超臨界水もしくは亜臨界水を用いることを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Supplying a developing solution to the photosensitive resin film to form a pattern of the photosensitive resin film;
Performing a slimming treatment for removing the surface layer of the pattern by bringing activated water into contact with the pattern ;
A pattern forming method comprising :
A pattern formation method using supercritical water or subcritical water as the activated water .
基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
前記パターンに活性化した水を接触させることによって、前記パターンの表層を除去するスリミング処理を行う工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記活性化した水は、水に光を照射して生成された原子又は分子のラジカルを含むことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Supplying a developing solution to the photosensitive resin film to form a pattern of the photosensitive resin film;
Performing a slimming treatment for removing the surface layer of the pattern by bringing activated water into contact with the pattern ;
A pattern forming method comprising :
The activated water contains atomic or molecular radicals generated by irradiating water with light .
基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
前記パターンに活性化した水を接触させることによって、前記パターンの表層を除去するスリミング処理を行う工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記活性化した水は、気体分子を溶解させた水に光を照射して生成されたラジカルを含むことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Supplying a developing solution to the photosensitive resin film to form a pattern of the photosensitive resin film;
Performing a slimming treatment for removing the surface layer of the pattern by bringing activated water into contact with the pattern ;
A pattern forming method comprising :
The activated water contains radicals generated by irradiating light with water in which gas molecules are dissolved, to form a pattern.
基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
前記パターンに活性化した水を接触させることによって、前記パターンの表層を除去するスリミング処理を行う工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記パターンの形成後、前記現像液が供給された基板上に洗浄液を供給し、前記基板上に洗浄液が残った状態で前記スリミング処理を行うことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Supplying a developing solution to the photosensitive resin film to form a pattern of the photosensitive resin film;
Performing a slimming treatment for removing the surface layer of the pattern by bringing activated water into contact with the pattern ;
A pattern forming method comprising :
After the pattern is formed, the pattern forming method is characterized in that a cleaning liquid is supplied onto the substrate supplied with the developer, and the slimming process is performed in a state where the cleaning liquid remains on the substrate .
基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
前記パターンに活性化した水を接触させることによって、前記パターンの表層を除去するスリミング処理を行う工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記パターンの形成後、前記現像液が供給された基板上に洗浄液を供給し、前記基板上 に洗浄液が除去された状態で前記スリミング処理を行うことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Supplying a developing solution to the photosensitive resin film to form a pattern of the photosensitive resin film;
Performing a slimming treatment for removing the surface layer of the pattern by bringing activated water into contact with the pattern ;
A pattern forming method comprising :
After forming the pattern, the pattern forming method is characterized in that a cleaning liquid is supplied onto the substrate supplied with the developer , and the slimming process is performed in a state where the cleaning liquid is removed on the substrate .
基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
前記パターンに活性化した水を接触させることによって、前記パターンの表層を除去するスリミング処理を行う工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記スリミング処理の後、超臨界状態の二酸化炭素を前記基板上に供給して、前記基板上の水を溶解させる工程と、超臨界状態の二酸化炭素を液体状態を経ずに気体状態となるように圧力、温度を変化させつつ、前記基板を乾燥させる工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Supplying a developing solution to the photosensitive resin film to form a pattern of the photosensitive resin film;
Performing a slimming treatment for removing the surface layer of the pattern by bringing activated water into contact with the pattern ;
A pattern forming method comprising :
After the slimming treatment, a process of supplying supercritical carbon dioxide to the substrate to dissolve water on the substrate, and so that the supercritical carbon dioxide enters a gas state without passing through a liquid state. And a step of drying the substrate while changing the pressure and temperature .
基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
前記パターンに活性化した水を接触させることによって、前記パターンの表層を除去するスリミング処理を行う工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記スリミング処理の後、前記活性化した水が気化しないように圧力、温度を変化させつつ水を超臨界状態にする工程と、超臨界状態の水が液体状態を経ずに気体状態となるように圧力、温度を変化させつつ、前記基板を乾燥させる工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Supplying a developing solution to the photosensitive resin film to form a pattern of the photosensitive resin film;
Performing a slimming treatment for removing the surface layer of the pattern by bringing activated water into contact with the pattern ;
A pattern forming method comprising :
After the slimming treatment, the step of changing the pressure and temperature so that the activated water is not vaporized while changing the water to a supercritical state, and the water in the supercritical state being in a gaseous state without passing through the liquid state And a step of drying the substrate while changing the pressure and temperature .
基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
前記パターンに活性化した水を接触させて前記パターンの表層を改質する工程と、
前記パターンに現像液を供給して、前記パターンの表層を除去する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Supplying a developing solution to the photosensitive resin film to form a pattern of the photosensitive resin film;
Modifying the surface layer of the pattern by bringing activated water into contact with the pattern;
Supplying a developer to the pattern and removing a surface layer of the pattern.
前記活性化した水として、超臨界水もしくは亜臨界水を用いることを特徴とする請求項に記載のパターン形成方法。The pattern forming method according to claim 8 , wherein superactivated water or subcritical water is used as the activated water. 前記活性化した水は、水に光を照射して生成された原子又は分子のラジカルを含むことを特徴とする請求項に記載のパターン形成方法。The pattern forming method according to claim 8 , wherein the activated water includes atomic or molecular radicals generated by irradiating water with light. 前記活性化した水は、気体分子を溶解させた水に光を照射して生成されたラジカルを含むことを特徴とする請求項に記載のパターン形成方法。The pattern forming method according to claim 8 , wherein the activated water includes radicals generated by irradiating light with water in which gas molecules are dissolved. 前記パターンの表層を除去する工程の後、
前記パターンに前記活性化した水を接触させて前記パターン表層を改質する再改質処理と、再改質されたパターンに現像液を供給して前記パターンの表層を除去する再現像処理との一連の処理を1回以上行うことを特徴とする請求項に記載のパターン形成方法。
After the step of removing the surface layer of the pattern,
A re-modification process for modifying the pattern surface layer by bringing the activated water into contact with the pattern, and a re-development process for supplying a developer to the re-modified pattern and removing the surface layer of the pattern The pattern forming method according to claim 8 , wherein the series of processing is performed once or more.
前記再改質処理前に、前記パターンの寸法を計測することを特徴とする請求項12に記載のパターン形成方法。The pattern forming method according to claim 12 , wherein a dimension of the pattern is measured before the re-modification process. 計測されたパターンの寸法に基づいて、前記再改質処理と再現像処理との条件を決定することを特徴とする請求項13記載のパターン形成方法。The pattern forming method according to claim 13 , wherein conditions for the re-modification process and the re-development process are determined based on the measured pattern dimensions. 前記パターン寸法の計測は、前記基板の測定領域に測定光を照射し、測定領域からの回折光強度、または回折光強度の波長分散、または回折光の偏光情報の波長分散のいずれかに基づいて行うことを特徴とする請求項13に記載のパターン形成方法。The measurement of the pattern dimension is performed by irradiating the measurement area of the substrate with measurement light and based on either the diffracted light intensity from the measurement area, the chromatic dispersion of the diffracted light intensity, or the chromatic dispersion of the polarization information of the diffracted light. The pattern forming method according to claim 13, wherein the pattern forming method is performed. 基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に活性化した水を接触させて前記感光性樹脂膜表層を改質する工程と、
表層が改質された前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記活性化した水として、超臨界水もしくは亜臨界水を用いることを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Modifying the surface layer of the photosensitive resin film by bringing activated water into contact with the photosensitive resin film;
Supplying a developer to the photosensitive resin film having a modified surface layer to form a pattern of the photosensitive resin film ;
A pattern forming method comprising :
A pattern formation method using supercritical water or subcritical water as the activated water .
基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に活性化した水を接触させて前記感光性樹脂膜表層を改質する工程と、
表層が改質された前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記活性化した水は、水に光を照射して生成された原子又は分子のラジカルを含むことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Modifying the surface layer of the photosensitive resin film by bringing activated water into contact with the photosensitive resin film;
Supplying a developer to the photosensitive resin film having a modified surface layer to form a pattern of the photosensitive resin film ;
A pattern forming method comprising :
The activated water contains atomic or molecular radicals generated by irradiating water with light .
基板上に感光性樹脂膜を形成する工程と、
前記感光性樹脂膜を露光する工程と、
前記感光性樹脂膜に活性化した水を接触させて前記感光性樹脂膜表層を改質する工程と、
表層が改質された前記感光性樹脂膜に現像液を供給して、前記感光性樹脂膜のパターンを形成する工程と、
を含むパターン形成方法であって、
前記活性化した水は、気体分子を溶解させた水に光を照射して生成されたラジカルを含むことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive resin film on the substrate;
Exposing the photosensitive resin film;
Modifying the surface layer of the photosensitive resin film by bringing activated water into contact with the photosensitive resin film;
Supplying a developer to the photosensitive resin film having a modified surface layer to form a pattern of the photosensitive resin film ;
A pattern forming method comprising :
The activated water contains radicals generated by irradiating light with water in which gas molecules are dissolved, to form a pattern.
前記光は、250nm以下の波長を含むことを特徴とする請求項2、10、又は17に記載のパターン形成方法。The pattern forming method according to claim 2, 10, or 17, wherein the light includes a wavelength of 250 nm or less. 前記気体分子として過酸化水素が選ばれた場合、前記光は300nm以下の波長を含むことを特徴とする請求項3,11,又は18に記載のパターン形成方法。The pattern forming method according to claim 3, 11 or 18 , wherein, when hydrogen peroxide is selected as the gas molecule, the light includes a wavelength of 300 nm or less. 前記気体分子として酸素又はオゾンが選ばれた場合、前記光は250nm以下の波長を含むことを特徴とする請求項3,11,又は18に記載のパターン形成方法。19. The pattern forming method according to claim 3, wherein the light includes a wavelength of 250 nm or less when oxygen or ozone is selected as the gas molecule. 基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に対向配置された透明板を含み、前記透明板を透過させて前記基板に光を照射する光照射部と、
前記基板上に液体の膜が形成された際、前記透明板が前記液体の膜に接触するように、前記光照射部と前記基板との距離を調整する距離調整機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記光照射部と前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構を更に具備してなり、
前記水平移動方向に対して直交する方向の前記光照射部の照射領域の幅は、前記基板と略同径であることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A light irradiator that includes a transparent plate disposed opposite to the substrate holding mechanism, and transmits light to the substrate through the transparent plate;
A substrate comprising a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light irradiation unit and the substrate so that the transparent plate comes into contact with the liquid film when the liquid film is formed on the substrate. A processing device comprising:
Further comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the light irradiation unit and the substrate holding mechanism;
The width of the irradiation region of the light irradiation unit in a direction orthogonal to the horizontal movement direction is substantially the same diameter as the substrate.
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に対向配置された透明板を含み、前記透明板を透過させて前記基板に光を照射する光照射部と、
前記基板上に液体の膜が形成された際、前記透明板が前記液体の膜に接触するように、前記光照射部と前記基板との距離を調整する距離調整機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記光照射部から照射された光の照度を検出する照度検出機構を更に具備してなり、
検出された照度が基準値より大きい場合、前記距離調整機構は、前記基板と前記光照射部との距離を前記基準値に対応する距離より大きくすることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A light irradiator that includes a transparent plate disposed opposite to the substrate holding mechanism, and transmits light to the substrate through the transparent plate;
A substrate comprising a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light irradiation unit and the substrate so that the transparent plate comes into contact with the liquid film when the liquid film is formed on the substrate. A processing device comprising:
It further comprises an illuminance detection mechanism that detects the illuminance of the light emitted from the light irradiation unit,
When the detected illuminance is larger than a reference value, the distance adjusting mechanism makes the distance between the substrate and the light irradiation unit larger than the distance corresponding to the reference value .
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に対向配置された透明板を含み、前記透明板を透過させて前記基板に光を照射する光照射部と、
前記基板上に液体の膜が形成された際、前記透明板が前記液体の膜に接触するように、前記光照射部と前記基板との距離を調整する距離調整機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記光照射部から照射された光の照度を検出する照度検出機構を更に具備してなり、
検出された照度が基準値より小さい場合、前記距離調整機構は、前記基板と前記光照射部との距離を前記基準値に対応する距離より小さくすることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A light irradiator that includes a transparent plate disposed opposite to the substrate holding mechanism, and transmits light to the substrate through the transparent plate;
A substrate comprising a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light irradiation unit and the substrate so that the transparent plate comes into contact with the liquid film when the liquid film is formed on the substrate. A processing device comprising:
It further comprises an illuminance detection mechanism that detects the illuminance of the light emitted from the light irradiation unit,
When the detected illuminance is smaller than a reference value, the distance adjusting mechanism makes the distance between the substrate and the light irradiation unit smaller than a distance corresponding to the reference value .
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に対向配置された透明板を含み、前記透明板を透過させて前記基板に光を照射する光照射部と、
前記基板上に液体の膜が形成された際、前記透明板が前記液体の膜に接触するように、前記光照射部と前記基板との距離を調整する距離調整機構とを具備してなる基板処理装置であって
前記光照射部は、複数の光源と、各光源の照度を調整する照度調整機構を具備してなることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A light irradiator that includes a transparent plate disposed opposite to the substrate holding mechanism, and transmits light to the substrate through the transparent plate;
A substrate comprising a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light irradiation unit and the substrate so that the transparent plate comes into contact with the liquid film when the liquid film is formed on the substrate. Processing equipment
The light irradiation unit includes a plurality of light sources and an illuminance adjustment mechanism that adjusts the illuminance of each light source .
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に対向配置された透明板を含み、前記透明板を透過させて前記基板に光を照射する光照射部と、
前記基板上に液体の膜が形成された際、前記透明板が前記液体の膜に接触するように、前記光照射部と前記基板との距離を調整する距離調整機構とを具備してなる基板処理装置であって
前記光照射部は、光源からの光を分配して基板上の複数の領域に照射することを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A light irradiator that includes a transparent plate disposed opposite to the substrate holding mechanism, and transmits light to the substrate through the transparent plate;
A substrate comprising a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light irradiation unit and the substrate so that the transparent plate comes into contact with the liquid film when the liquid film is formed on the substrate. Processing equipment
The said light irradiation part distributes the light from a light source, and irradiates a several area | region on a board | substrate, The substrate processing apparatus characterized by the above-mentioned.
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に対向配置された透明板を含み、前記透明板を透過させて前記基板に光を照射する光照射部と、
前記基板上に液体の膜が形成された際、前記透明板が前記液体の膜に接触するように、前記光照射部と前記基板との距離を調整する距離調整機構とを具備してなる基板処理装置であって
前記基板に対して現像液を供給する現像液供給器を更に具備することを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A light irradiator that includes a transparent plate disposed opposite to the substrate holding mechanism, and transmits light to the substrate through the transparent plate;
A substrate comprising a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light irradiation unit and the substrate so that the transparent plate comes into contact with the liquid film when the liquid film is formed on the substrate. Processing equipment
A substrate processing apparatus , further comprising a developer supply device for supplying a developer to the substrate.
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に対向配置された透明板を含み、前記透明板を透過させて前記基板に光を照射する光照射部と、
前記基板上に液体の膜が形成された際、前記透明板が前記液体の膜に接触するように、前記光照射部と前記基板との距離を調整する距離調整機構とを具備してなる基板処理装置であって
前記液体が過酸化水素水である場合、前記光の波長が300nm以下であることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A light irradiator that includes a transparent plate disposed opposite to the substrate holding mechanism, and transmits light to the substrate through the transparent plate;
A substrate comprising a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light irradiation unit and the substrate so that the transparent plate comes into contact with the liquid film when the liquid film is formed on the substrate. Processing equipment
When the liquid is hydrogen peroxide solution, the wavelength of the light is 300 nm or less .
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構に対向配置された透明板を含み、前記透明板を透過させて前記基板に光を照射する光照射部と、
前記基板上に液体の膜が形成された際、前記透明板が前記液体の膜に接触するように、前記光照射部と前記基板との距離を調整する距離調整機構とを具備してなる基板処理装置であって
前記液体がオゾンもしくは酸素を溶解させた水である場合に、前記光の波長が250nm以下であることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A light irradiator that includes a transparent plate disposed opposite to the substrate holding mechanism, and transmits light to the substrate through the transparent plate;
A substrate comprising a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light irradiation unit and the substrate so that the transparent plate comes into contact with the liquid film when the liquid film is formed on the substrate. Processing equipment
When the liquid is water in which ozone or oxygen is dissolved, the wavelength of the light is 250 nm or less .
前記光照射部と前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構を更に具備してなることを特徴とする請求項23〜29の何れかに記載の基板処理装置。 30. The substrate processing apparatus according to claim 23, further comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the light irradiation unit and the substrate holding mechanism. 基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板上に液体を供給する液体供給部と、
前記基板に供給される前の液体に光を照射する光照射部と、
前記液体供給部及び光照射部と、前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記液体供給部と前記基板との距離を調整する距離調整機構とを具備してなることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A liquid supply unit for supplying a liquid onto the substrate;
A light irradiation unit for irradiating light to the liquid before being supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the liquid supply unit and the light irradiation unit, and the substrate holding mechanism ,
A substrate processing apparatus comprising: a distance adjusting mechanism that adjusts a distance between the liquid supply unit and the substrate .
前記基板と前記液体供給部との距離を測定する測定機構を更に具備し、
前記距離調整機構は、前記測定機構の測定結果に基づいて前記距離を調整することを特徴とする請求項31に記載の基板処理装置。
A measuring mechanism for measuring a distance between the substrate and the liquid supply unit;
32. The substrate processing apparatus according to claim 31 , wherein the distance adjustment mechanism adjusts the distance based on a measurement result of the measurement mechanism.
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板上に液体を供給する液体供給部と、
前記基板に供給される前の液体に光を照射する光照射部と、
前記液体供給部及び光照射部と、前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記光照射部から照射された光の照度を検出する照度検出機構を更に具備してなり、
検出された照度が基準値より大きい場合、前記距離調整機構は、前記基板と前記光照射部との距離を前記基準値に対応する距離より大きくすることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A liquid supply unit for supplying a liquid onto the substrate;
A light irradiation unit for irradiating light to the liquid before being supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the liquid supply unit and the light irradiation unit, and the substrate holding mechanism ,
It further comprises an illuminance detection mechanism that detects the illuminance of the light emitted from the light irradiation unit,
When the detected illuminance is larger than a reference value, the distance adjusting mechanism makes the distance between the substrate and the light irradiation unit larger than the distance corresponding to the reference value .
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板上に液体を供給する液体供給部と、
前記基板に供給される前の液体に光を照射する光照射部と、
前記液体供給部及び光照射部と、前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記光照射部から照射された光の照度を検出する照度検出機構を更に具備してなり、
検出された照度が基準値より小さい場合、前記距離調整機構は、前記基板と前記光照射部との距離を前記基準値に対応する距離より小さくすることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A liquid supply unit for supplying a liquid onto the substrate;
A light irradiation unit for irradiating light to the liquid before being supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the liquid supply unit and the light irradiation unit, and the substrate holding mechanism ,
It further comprises an illuminance detection mechanism that detects the illuminance of the light emitted from the light irradiation unit,
When the detected illuminance is smaller than a reference value, the distance adjusting mechanism makes the distance between the substrate and the light irradiation unit smaller than a distance corresponding to the reference value .
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板上に液体を供給する液体供給部と、
前記基板に供給される前の液体に光を照射する光照射部と、
前記液体供給部及び光照射部と、前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記光照射部は、光源からの光を分配して基板上の複数の領域に照射することを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A liquid supply unit for supplying a liquid onto the substrate;
A light irradiation unit for irradiating light to the liquid before being supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the liquid supply unit and the light irradiation unit, and the substrate holding mechanism ,
The said light irradiation part distributes the light from a light source, and irradiates a several area | region on a board | substrate, The substrate processing apparatus characterized by the above-mentioned.
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板上に液体を供給する液体供給部と、
前記基板に供給される前の液体に光を照射する光照射部と、
前記液体供給部及び光照射部と、前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記水平移動方向に対して直交する方向の前記光照射部の照射領域の幅は、前記基板と略同径であることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A liquid supply unit for supplying a liquid onto the substrate;
A light irradiation unit for irradiating light to the liquid before being supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the liquid supply unit and the light irradiation unit, and the substrate holding mechanism ,
The width of the irradiation region of the light irradiation unit in a direction orthogonal to the horizontal movement direction is substantially the same diameter as the substrate.
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板上に液体を供給する液体供給部と、
前記基板に供給される前の液体に光を照射する光照射部と、
前記液体供給部及び光照射部と、前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記基板に対して現像液を供給する現像液供給器を更に具備することを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A liquid supply unit for supplying a liquid onto the substrate;
A light irradiation unit for irradiating light to the liquid before being supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the liquid supply unit and the light irradiation unit, and the substrate holding mechanism ,
A substrate processing apparatus , further comprising a developer supply device for supplying a developer to the substrate.
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板上に液体を供給する液体供給部と、
前記基板に供給される前の液体に光を照射する光照射部と、
前記液体供給部及び光照射部と、前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記液体が過酸化水素水である場合、前記光の波長が300nm以下であることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A liquid supply unit for supplying a liquid onto the substrate;
A light irradiation unit for irradiating light to the liquid before being supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the liquid supply unit and the light irradiation unit, and the substrate holding mechanism ,
When the liquid is hydrogen peroxide solution, the wavelength of the light is 300 nm or less .
基板を略水平に保持する基板保持機構と、
前記基板上に液体を供給する液体供給部と、
前記基板に供給される前の液体に光を照射する光照射部と、
前記液体供給部及び光照射部と、前記基板保持機構とを相対的に水平移動させる移動機構とを具備してなる基板処理装置であって、
前記液体がオゾンもしくは酸素を溶解させた水である場合に、前記光の波長が250nm以下であることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding mechanism for holding the substrate substantially horizontally;
A liquid supply unit for supplying a liquid onto the substrate;
A light irradiation unit for irradiating light to the liquid before being supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a moving mechanism that relatively horizontally moves the liquid supply unit and the light irradiation unit, and the substrate holding mechanism ,
When the liquid is water in which ozone or oxygen is dissolved, the wavelength of the light is 250 nm or less .
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